| REIVINDICACIONES
1.- Un sistema para detectar el sentido de giro en amasadoras, Ia velocidad de giro en amasadoras, el volumen de conglomerado que tiene Ia amasadora, Ia plasticidad del conglomerado en el interior de Ia amasadora y Ia identificación automática de Ia amasadora, caracterizado por disponer de un sensor que se instala solidario a Ia amasadora a modo que gira junto con ella, que realiza las funciones mencionadas analizando los esfuerzos a los que está sometida Ia paleta de que dispone en su interacción con el conglomerado existente en el interior de Ia amasadora, transmitiendo toda esta información a otros dispositivos terminales mediante un sistema de comunicación sin hilos.
2.- Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque proporciona un segundo método redundante con el anterior para detectar el sentido de giro de Ia amasadora y Ia velocidad de giro de Ia amasadora utilizando un conjunto de acelerómetros en las tres dimensiones espaciales, Io que aporta al sistema completo más fiabilidad y Ia capacidad de auto detectar condiciones de excepción o fallo si los dos mecanismos de detección no informan de las mismas condiciones de sentido de giro.
3.- Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque proporciona un método para poder inferir que Ia amasadora está vacía de conglomerado cuando se detecta mediante los acelerómetros que está girando, pero no hay variación significativa de esfuerzo en Ia paleta.
4.- Un algoritmo para un Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque permite calcular las revoluciones y el sentido de giro de una amasadora analizando Ia señal de esfuerzo en el tiempo en Ia paleta de su sensor, basándose en determinar su periodicidad en el tiempo, y los valores de esfuerzo respecto a un valor de referencia del esfuerzo en reposo.
5.- Un algoritmo para un Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque permite calcular las revoluciones y el sentido de giro a partir de un conjunto de los acelerómetros del sensor.
6.- Un procedimiento para un Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque permite inferir el volumen de conglomerado transportado y su plasticidad a partir de Ia identificación como variables intermedias del ángulo de contacto y del ángulo de sobreelevación, según se definen en este documento en las página 10, 11 y 12, ángulos que son calculables automáticamente por el sistema descrito según reivindicación 1.
7.- Un algoritmo para un Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque permite calcular el ángulo de contacto (β) y el ángulo de sobre elevación (φ) de Ia paleta con el conglomerado analizando Ia señal del esfuerzo en Ia paleta en el tiempo y correlacionando esta información con Ia evolución del sensor en el plano YZ obtenida a partir de las señales entregadas por unos acelerómetros de que dispone el sensor. Para ello se capta en continuo del conversor analógico digital Ia señal del puente de wheatstone, que es proporcional al esfuerzo al que está sometida Ia paleta, y filtrando las lecturas y asignándolas a instantes de tiempo, obteniendo una tabla de valores de esfuerzo en el tiempo de tamaño "n". Para cada nueva lectura, se descarta Ia más antigua y se almacena Ia nueva. A su vez, en otra tabla se almacena Ia posición espacial xyz que entregan los acelerómetros. Con todas estas muestras captadas en instantes de tiempo preasignados se determina cuando hay una caída significativa en Ia señal del esfuerzo aplicado en Ia paleta (pérdida de contacto de Ia paleta con el conglomerado) y cuando vuelve a haber un nuevo incremento en el esfuerzo (vuelta a tener contacto de Ia paleta con el conglomerado). Seguidamente describimos con más detalle el algoritmo:
Sea "i" un instante de captación de valores en el canal A/D y en los acelerómetros, que ocurre cada "mi" milisegundos.
Sea "t" un tiempo de toma de muestra, que ocurre cada "mt" milisegundos.
Sea "m" el número de captaciones que tomamos para cada tiempo de toma de muestra, a modo que mt = mi x m.
Sea "n" el número de tomas de muestras que se almacenan en memoria.
Entonces: Para un periodo de computo p, calculamos Ia velocidad angular a Ia que gira Ia amasadora (ω), según las reivindicaciones 4 y/o 5.
En función del valor de (ω), dimensionamos adecuadamente mi, m y n para registrar información histórica de varias vueltas de Ia amasadora: mi = Pmi(ω); m = Dm(ω); n = Dn(ω);
Donde Pm¡() es una función que determina el periodo de muestreo en función del valor de ω, y Dm(), y Dn(), son funciones que dimensionan m y n en función del valor de ω. Reservamos memoria en el sistema en función de m y n.
Para cada periodo de tiempo "mi" captamos el valor del canal A/D y de los acelerómetros del instante i : f = esfuerzo en Ia paleta, a través del canal A/D conectado a las bandas extensométricas. xyz = posición espacial xyz del conjunto de acelerómetros (puede haber uno o varios acelerómetros en el sistema), deduciendo esta posición respecto a un punto de referencia, en función de Ia aceleración espacial acaecida en el lapso de tiempo "mi".
Almacenamos las muestras de esfuerzo y posición en el instante "i" en las tablas de muestras de esfuerzos MF[] y de posiciones MP[]:
MF[i] = f;
MP[i] = xyz; i = i + 1 ;
Si i = m, entonces i = 0;
Para cada periodo de tiempo "mt", tomamos las muestras del instante t, aplicando un filtro software, se obtiene un valor estadístico del esfuerzo en el periodo t y de Ia posición xyz en el periodo t, usando las m muestras de f y de xyz almacenadas previamente.
Ft = FiltroMuestrasF(MF) Pt = FiltroMuestrasP(MP) Y los almaceno en Ia tabla de toma de muestras de esfuerzos TMF[] y en Ia tabla de toma de muestras de posición TMP[]. TMF[t] = Ft; TMP[t] = Pt T = t + 1 ;
Si t = n, entonces t = 0;
Se aplica el gradiente sobre los valores de Ia tabla TMF, obteniendo Ia tabla de gradientes gTMF.
gTMF = grad(TMF);
Se obtienen los índices de valores mínimos y máximos de gTMF iMin[] = MinV(gTMF);
Entonces se accesa a Ia tabla de posiciones TMP con estos índices para obtener las coordenadas de y y de z en esos instantes. Para cada uno de ellos: xyz = TMPfiMin]; yMin = CoY(xyz); zMin = CoZ(xyz);
xyz = TMP[iMax]; y Max = CoY(xyz); zMax = CoZ(xyz);
Entonces, para cada dupla de valores de z e y de mínimo esfuerzo y su consecutiva de máximo esfuerzo:
β+φ = arcotangente(zMin/yMin); π-β+φ = arcotangente(zMax/yMax);
Por Io que resolviendo este sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, despejamos una muestra del ángulo de contacto β y otra muestra del ángulo de sobre elevación φ. Dado que como ya se ha mencionado, también existen otras fuerzas en el sistema como Io son las longitudinales hacia delante al amasar y hacia atrás al descargar y las propias inerciales debidas a Ia dinámica del camión en movimiento, falta aplicar proceso estadístico sobre cada dupla (β, φ), para descartar los valores falseados por dichos movimientos, aplicando Ia teoría del muestreo y de esta forma obtener los valores definitivos.
8.- Un algoritmo para un Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque permite calcular el volumen de conglomerado existente en Ia amasadora basándose en Ia correlación que existe entre ese volumen, y Ia velocidad angular a Ia que gira Ia amasadora (ω), el ángulo de contacto (β), y el ángulo de sobre elevación (φ). Para ello el algoritmo consiste en calcular primero Ia velocidad angular (ω), según reivindicaciones 4 y/o reivindicación 5; posteriormente calcular el ángulo de contacto (β), y el ángulo de sobre elevación (φ), según Ia reivindicación 7; posteriormente segmentar los valores obtenidos de (ω), (β) y (φ) para clasificarlos en unos rangos de valores y con todos estos rangos o algunos de ellos acceder a una tabla programada en Ia memoria, sea cual sea ésta, o en una base de datos que pueda mantener el equipo de cómputo donde se ejecuta el algoritmo, o en cualquier otro equipo servidor al que se acceda para obtener esta información y de esta forma obtener el volumen del conglomerado.
9.- Un algoritmo para un Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque permite calcular Ia plasticidad del conglomerado existente en Ia amasadora basándose en Ia correlación que existe entre esa plasticidad y velocidad angular a Ia que gira Ia amasadora (ω), el ángulo de contacto (β), y el ángulo de sobre elevación (φ). Para ello el algoritmo consiste en calcular primero Ia velocidad angular (ω), según reivindicaciones 4 y/o reivindicación 5; posteriormente calcular el ángulo de contacto (β), según Ia reivindicación 6; posteriormente calcular el ángulo de sobre elevación (φ), según Ia reivindicación 7; posteriormente segmentar los valores obtenidos de (ω), (β) y (φ) para clasificarlos en unos rangos de valores y con todos estos rangos o algunos de ellos acceder a una tabla, usándolos como índices, para obtener de dicha tabla un valor tabulado de Ia plasticidad, pudiendo estar dicha tabla programada en Ia memoria, sea cual sea ésta, o en una base de datos del equipo de cómputo donde se ejecuta el algoritmo, o en cualquier otro equipo servidor al que se pueda conectar el procesador para acceder a dicha tabla.
10.- Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque es capaz de transmitir a través de un sistema de comunicaciones sin conexión física mediante hilos Ia información del sentido de giro de Ia amasadora del camión revolvedor a otros dispositivos que pueden estar instalados en el propio camión o en su exterior.
11.- Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque es capaz de transmitir a través de un sistema de comunicaciones sin conexión física mediante hilos Ia información de Ia velocidad a Ia que está girando Ia amasadora del camión revolvedor a otros dispositivos que pueden estar instalados en el propio camión o en su exterior.
12.- Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque es capaz de transmitir a través de un sistema de comunicaciones sin conexión física mediante hilos Ia información del volumen de conglomerado que está transportando el camión revolvedor a otros dispositivos que pueden estar instalados en el propio camión o en su exterior.
13.- Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque es capaz de transmitir a través de un sistema de comunicaciones sin conexión física mediante hilos Ia información de Ia plasticidad del conglomerado existente en Ia amasadora del camión revolvedor a otros dispositivos que pueden estar instalados en el propio camión o en su exterior.
14.- Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque es capaz de transmitir a través de un sistema de comunicaciones sin conexión física mediante hilos Ia Información del identificador del camión o de Ia amasadora del camión revolvedor a otros dispositivos que pueden estar instalados en el propio camión o en su exterior.
15.- Sistema según reivindicación 1 , caracterizado porque provee un medidor de plasticidad telemático que denominamos teleplasticímetro al transmitir Ia información de Ia plasticidad por un medio de comunicación sin hilos a cualquier equipo de dosificación y producción del conglomerado a través del Terminal de fábrica. Para ello el sensor de Ia cuba trasmite Ia información al Terminal de fábrica que a su vez se Ia retransmite mediante cualquier otro tipo de medio de comunicación con o sin hilos, al equipo de dosificación de Ia fábrica, o a cualquier otro dispositivo de Ia fábrica donde se visualice ésta, dándole una medida telemática de Ia plasticidad.
16.- Sistema visor del camión, caracterizado porque en colaboración con el sistema según reivindicación 1 , permite que cualquier persona interesada, y en particular el cliente que está recepcionando el conglomerado que transporta el camión, pueda comprobar el volumen de conglomerado existente en el interior de Ia cuba del mismo, observando Ia pantalla sobre Ia que visualiza esta información.
17.- Sistema según reivindicación 16, caracterizado porque permite que en colaboración con el sistema según reivindicación 1 , cualquier persona interesada, y en particular el cliente que está recepcionando el conglomerado que transporta el camión, pueda comprobar Ia plasticidad del conglomerado existente en el interior de Ia cuba del mismo.
18.- Sistema terminal de fábrica, caracterizado porque permite que en colaboración con el sistema según reivindicación 1 , se pueda dotar al sistema de dosificación y producción de una medida telemática de Ia plasticidad del conglomerado mediante una conexión sin hilos, en tiempo de fabricación, aportando Ia mejora en el proceso productivo asegurando Ia plasticidad del conglomerado que se está fabricando en ese momento.
19.- Sistema según reivindicación 18, caracterizado porque permite detectar de forma automática Ia cantidad de conglomerado con el que está retornando el camión a Ia Planta y por informar mediante un puerto de comunicaciones con o sin hilos al sistema de dosificación y producción para que tenga en cuenta esta información en Ia siguiente carga a realizar en ese camión.
20.- Sistema Terminal de cliente, caracterizado porque permite que en colaboración con el sistema según reivindicación 1 , se pueda ofrecer al cliente de un medio informático para que el cliente pueda comprobar el volumen del conglomerado que se Ie está entregando y su plasticidad.
21.- Sistema según reivindicación 20, caracterizado porque permite que en colaboración con el sistema según reivindicación 1 , se pueda medir de forma automática e informatizada Ia satisfacción del cliente en Io que respecta con Ia calidad del producto que se Ie está entregando.
22.- Sistema según reivindicación 20, caracterizado porque permite que en colaboración con el sistema según reivindicación 1 , se pueda medir de forma automática e informatizada Ia satisfacción del cliente en Io que respecta con Ia calidad del servicio que Ie está dando el conductor del camión que Ie está entregando el conglomerado.
23.- Sistema según reivindicación 20, caracterizado porque permite que en colaboración con el sistema según reivindicación 1 , se pueda conseguir que el cliente acepte de forma automática e informatizada el conglomerado que se Ie está suministrando. |
DESCRIPCIóN
Sistema automático de monitorización del amasado de conglomerados
CAMPO DE LA INVENCIóN
Esta invención está destinada al sector de Ia fabricación, transporte y comercialización de productos como el hormigón, mortero, argamasa, o cualquier producto análogo. En adelante a toda esta familia de productos los llamaremos conglomerados, es decir, masas formadas por fragmentos de rocas, arenas y/o otras sustancias, que pueden ir mezcladas con materiales cementantes, que pueden amasarse en seco o en húmedo con agua y/o aditivos, y que pueden estar sujetas a condiciones químico-físicas que pueden producir su fraguado con el paso de un determinado periodo de tiempo.
Los conglomerados suelen dosificarse y premezclarse en fábricas especializadas y transportarse en unas determinadas condiciones de amasado en camiones revolvedores. Estos camiones actúan como amasadoras móviles desde su carga en Ia Planta de fabricación, hasta su entrega en Ia obra.
Es muy importante para el control de Ia calidad del producto monitorizar que los conglomerados se transportan en las condiciones adecuadas que aseguren su correcta mezcla mediante el amasado en Ia mezcladora. Si el revolvedor del camión no está girando Io suficientemente rápido, los componentes que forman el conglomerado se segregarán quedando, por ejemplo, en el caso de un hormigón, las piedras abajo, el cemento y los finos en el medio y el agua arriba, en el interior de Ia cuba del revolvedor, con el consecuente deterioro para el producto.
Esta invención permite conocer en todo momento las condiciones en las que el conglomerado es cargado, amasado, transportado y entregado al cliente, así
como facilitar información sobre su plasticidad. Permite monitorizar las revoluciones a las que ha viajado amasándose durante todo el tiempo de carga, transporte, descarga. Informa de Ia plasticidad del conglomerado transportado.
Además permite dar en todo momento una medición del volumen transportado. Una gran novedad de esta invención es que gracias a ella, se Ie pueden facilitar los medios al cliente para que éste sepa el volumen y Ia plasticidad del conglomerado de cada camión que está recepcionando. La realidad de hoy es que en Ia mayoría de los casos el cliente no tiene medios para poder medir que se Ie está entregando el volumen de conglomerado que pidió. Mediante esta invención si podrá hacerlo.
Y finalmente, proporciona un medio de identificación automática del camión en los lugares en los que se desee capturar esta información.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIóN
En Ia actualidad ya se conocen sistemas que permiten monitorizar Ia velocidad de giro y el sentido de giro de Ia cuba del revolvedor en los camiones hormigoneras, basados en Ia colocación de un conjunto de finales de carrera en el exterior de Ia cuba. Estos sistemas son bastante fiables, pero tienen el inconveniente de que solamente sirven para realizar esa función y que es preciso realizar una instalación eléctrica hasta Ia unidad electrónica que procesa los pulsos para transformarlos en una medida de revolución.
En Ia actualidad también se conocen sistemas que permiten monitorizar el sentido de giro mediante Ia instalación de uno o varios presostatos en Ia instalación hidráulica del revolvedor. Estos sistemas son bastante fiables, pero tienen el inconveniente de que sólo sirven para esta función y que es preciso realizar una instalación hidráulica y eléctrica de los mencionados dispositivos.
En Ia actualidad también se conocen sistemas que permiten monitorizar Ia plasticidad o consistencia del conglomerado, basados en instalar uno o varios sensores de presión en el circuito hidráulico del mezclador. En función de Ia velocidad a Ia que está girando el revolvedor y de Ia cantidad de conglomerado transportada, se puede estimar e implementar un algoritmo para relacionar Ia
presión del sensor con Ia consistencia que tiene el producto transportado. Estos sistemas no son tan fiables como los anteriores, aunque realizan su función, pero tienen como principal inconveniente que al no disponer de un medio de conocer el volumen de conglomerado trasportado, necesitan que se les introduzca como dato dicho volumen para poder entonces deducir Ia plasticidad, además de que es necesario como en los casos anteriores instalar uno o varios sensores de presión en el circuito hidráulico y realizar una instalación eléctrica desde éstos hasta el procesador.
En Ia actualidad también se conocen sistemas que permiten identificar automáticamente el camión a Ia entrada o a Ia salida de un recinto. Hay sistemas basados en Ia lectura automática de Ia matrícula del camión, mediante un sistema de video y su posterior procesamiento de Ia imagen de video para extraer Ia matrícula; hay sistemas basados en utilización de tecnología RFID tanto activa como pasiva. Todos estos sistemas tienen sus ventajas y sus inconvenientes.
En Ia actualidad también se conocen sistemas que permiten identificar automáticamente cuando el camión sale de Ia Planta y cuando llega a Ia obra donde va a entregar el producto al cliente. Estos sistemas se suelen basar en utilizar tecnología GPS. Basta con tener almacenadas las coordenadas GPS de las Plantas y de las obras de los clientes, para que aplicando un radio de retícula que nos salvaguarde del error de Ia señal del GPS podamos saber si estamos entrando o saliendo de las retículas asignadas a Plantas o a las obras de nuestros clientes. La invención objeto de esta patente presenta otro procedimiento de realizar esto mismo sin disponer de un GPS.
En Ia actualidad también se conocen sistemas que permiten monitorizar el peso del conglomerado que se está transportando en un camión. Esto se puede hacer de forma estática por diferencias pesando el camión lleno y vacío mediante básculas de camiones, pero esto no sería autónomo, por Io que si Io que queremos es disponer de un sistema autónomo embarcado en el camión que fuese capaz de monitorizar el peso, o volumen de conglomerado que transporta el camión en cada momento, Io que Ia tecnología convencional permite es instalar células de carga en el propio camión, por ejemplo sobre las ballestas, conectadas a su correspondiente cabezal de báscula instalado en el camión, de forma que el camión pueda pesarse
- A - a sí mismo cargado y vacío y así conocer el peso de su carga. El principal inconveniente de este sistema es su elevado coste y su fragilidad, Io que Io hacen inviable para los sectores de los conglomerados.
Si juntamos los sistemas mencionados, podemos implementar un sistema que detecte automáticamente Ia velocidad de giro a Ia que se está amasando el conglomerado, el sentido de giro para saber si está amasando o descargando, el peso de conglomerado que transporta, y utilizando toda esta información junto con las presiones captadas del circuito hidráulico que mueve el revolvedor del camión tanto en sentido de amasado como de descarga, poder estimar Ia plasticidad o consistencia que tiene el conglomerado durante todo su tiempo de transporte en el camión.
La consistencia, plasticidad o revenimiento, como es llamado en Latinoamérica es una característica importante del conglomerado, porque tiene que ver con su aplicabilidad y manejabilidad en Ia obra. En función de donde se va a colocar el conglomerado, es recomendable que tenga una consistencia u otra. Por este motivo, es una característica del producto y los clientes definen que consistencia requieren cuando hacen un pedido de conglomerado. Es muy importante para los fabricantes del conglomerado asegurar correctamente que su producto cumple esta característica, para satisfacer las necesidades de sus clientes. Normalmente las plantas de fabricación tienen sistemas de control que aseguran una correcta consistencia en el momento de Ia fabricación. El problema es que ésta se puede desvirtuar durante el transporte, si no se dispone de sistemas como el descrito que Ia monitoricen en cada momento.
El conglomerado se suele comprar por volumen en metros cúbicos, no por peso. Esto es debido a que Ie es más fácil al cliente comprobar el volumen comprado que el peso. Si por ejemplo un cliente necesita fabricar unos pilares de hormigón, conoce de antemano el volumen de hormigón que va a necesitar echando un cálculo de cubicación de sus pilares. Una vez colocado el hormigón pedido, éste debe rellenar sus pilares acorde a sus cálculos de cubicación. Hacer esto por peso es mucho más complejo, pues o bien se pesa el camión cargado a Ia entrada de Ia obra y se Ie vuelve a pesar vacío a Ia salida, para posteriormente trasladar el valor del peso a volumen y aplicar los procedimientos de cubicación
„
- 5 - antes mencionados, con Ia complejidad adicional que Ia densidad del hormigón sólo Ia conoce el proveedor, pues depende de Ia dosificación del hormigón y de las densidades de las materias primas que Io componen. Si encima no se disponen de sistemas fiables que midan las humedades de las arenas que se emplearon, entonces este dato además sería aproximado.
Para el fabricante del conglomerado es muy importante asegurar el volumen del producto que está entregando al cliente. Si se equivoca y entrega volumen de menos, y el cliente Io coloca en un elemento constructivo cubicable, como en el ejemplo de los pilares, se generará insatisfacción y reclamaciones en el cliente. Por otro lado, si se entrega conglomerado de más, está incrementando sus costes e incluso puede incurrir en más costes si el cliente Ie devuelve el sobrante para que se Io lleve a un vertedero.
Pues a pesar de todo ello, Ia realidad con Ia que nos encontramos al observar Ia aplicación de Ia tecnología en estos días, es que Ia mayoría de los camiones no disponen de sistemas que monitoricen el estado en el que se transportan los conglomerados. Esto es debido a que, como hemos descrito, sería necesario conjuntar los sistemas anteriores, instalarlos e interconectarlos. Esto es debido a que aplicando Ia tecnología convencional descrita, los equipos a instalar resultan costosos y complejos de instalar.
Como ejemplo de un sistema ya patentado que monitoriza Ia velocidad de giro del revolvedor, su sentido de giro y Ia plasticidad del conglomerado, utilizando las tecnologías convencionales descritas podemos mencionar Ia patente de invención de Ia Compañía RMC USA, Inc. (f/k/a RMC Industries Corporation) ("RMC"), con número de patente U.S. 6,484,079 , de los autores Buckelew; Richard A. (Bradenton, FL); Goff; Ken (Sarasota, FL). Esta patente fue registrada en Abril de 2001. y Ia realidad fue que se ha aplicado a un número bastante reducido de camiones debido a su complejidad y coste tanto de instalación como de explotación. Además esta patente no es capaz de medir el volumen de hormigón que es transportado en el camión.
DESCRIPC1QN DE LA INVENCIóN
La invención aquí presentada está basada en un sensor electrónico que se instala solidario a Ia amasadora, de forma que gira junto con ella, según se muestra en (1 ) en Ia figura 1. Este sensor dispone de un microprocesador que capta, procesa, registra información de Ia amasadora y Ia transmite vía radio, o mediante otro medio equivalente de transmisión serie sin cables a otros dispositivos con los que se comunica, como por ejemplo un equipo terminal móvil de mano que pueda tener un usuario, como se representa en (2) en Ia figura 1. El sensor dispone en su interior de una batería que Ie suministra energía eléctrica que Ie permite ser autónomo durante prolongados periodos de tiempo. La invención también considera que este sensor disponga como opción en su parte exterior células fotovoltaicas que Io alimenten de energía eléctrica a partir de Ia luz solar, haciendo entonces innecesario el reemplazo de Ia batería, pues ésta se recargará durante Ia actividad del camión durante el día.
Este sensor dispone de una paleta (1) en figura 3 construida en material metálico. En dicha paleta van instaladas unas bandas extensiométricas (2) en figura 3, conectadas en puente de wheatstone (3) en figura 4, a modo que actúen como una célula de carga, de forma que se pueden medir los esfuerzos a los que está sometida Ia paleta en el interior del revolvedor, en su contacto dinámico con el conglomerado. Este puente de galgas extensiométricas está conectado a una tarjeta electrónica (4) en figura 4, que mediante un convertidor analógico digital (5) en figura 4, adquiere señal del puente y se Ia pasa al microprocesador (6) en figura 4 de Ia tarjeta para su tratamiento. La tarjeta electrónica está dotada además de uno o varios acelerómetros (7) en figura 4 que Ie permiten detectar variaciones de velocidad en los ejes XYZ, es decir en las tres dimensiones físicas del espacio. La información que entregan estos acelerómetros es capturada por el microprocesador. La tarjeta dispone de un controlador de comunicaciones serie sin cables (8) en figura 4 que Ie permite transmitir o recibir Ia información a otros dispositivos o desde otros dispositivos para su tratamiento posterior. La tarjeta dispone de una batería (9) en figura 4 para suministrar alimentación eléctrica a Ia electrónica y de un controlador de energía (10) en figura 4 que gestiona los consumos, y Ia energía suministrada por Ia célula fotovoltaica (11) en figura 4 para
Ia recarga de Ia batería aprovechando los periodos de luz. El diseño de ingeniería permite el funcionamiento del sensor las 24 horas del día con al menos 2 horas de recarga solar.
Según se puede ver en Ia figura 2, para instalar el sensor a Ia amasadora se realiza un simple corte longitudinal y unos taladros para su fijación según (2) en Ia figura 2, que permiten introducir Ia paleta del sensor en el interior a Ia amasadora a modo que el habitáculo en el que está alojada Ia electrónica y Ia antena quedan en el exterior de Ia amasadora y Ia paleta queda en su interior. La célula fotovoltaica está ubicada solidaria a Ia caja del sensor en su exterior, a modo que una vez instalado el sensor en Ia amasadora, tiene acceso a Ia luz solar. A los taladros que hay que realizar en Ia amasadora para sujetar el sensor se les puede aplicar rosca para fijar el sensor mediante tornillos, aunque es más aconsejable, fijar dicho dispositivo mediante remaches, pues aparte de ser más barato y rápido, evitaremos instalar tornillos que se puedan aflojar debido a las vibraciones del camión. Hay que elegir adecuadamente Ia posición donde se realice este corte para que no coincida con las aspas internas de Ia amasadora que mueven en conglomerado. También es importante elegir adecuadamente Ia posición longitudinal del sensor para que éste tenga el máximo rango en Ia medida del volumen de conglomerado. Además hay que orientar adecuadamente el sensor para que éste no confunda cuando se está amasando y cuando se está descargando. Finalmente comentar que se pueden instalar más de un sensor si no es posible con uno sólo manejar todo el rango de llenado de Ia cuba. Puede ocurrir que según donde se instale el sensor se detecte sólo Ia parte alta del llenado o sólo Ia parte baja, en algunos tipos de amasadoras. En estos casos es aconsejable instalar un sensor de alta y otro de baja. Los protocolos de comunicación sin cables diseñados para ser implementados en los microprocesadores de los sensores prevén el funcionamiento en modo multipunto y cooperativo, de tal forma que comparten Ia información y entregan unos valores consensuados a los dispositivos exteriores que utilizan dicha información.
La paleta del sensor, al estar en el interior de Ia amasadora está en contacto con el conglomerado y cuando ésta gira, al ser amasado, Ia paleta está sometida a esfuerzos de flexión que son medidos por el dispositivo electrónico a través de las deformaciones en las bandas extensiométricas. De esta forma se pueden obtener con éste dispositivo, las variables que nos interesan para monitorizar el
conglomerado. Pasemos a describir estas variables:
1.- Sentido de giro del revolvedor:
Esta variable se detecta automáticamente en función de Ia señal que entrega Ia paleta con referencia a Ia posición de reposo. En reposo Ia paleta entregará una señal de +/- menos varios milivoltios. Si se está amasando, el conglomerado aplicará presión por un lado de Ia paleta, mientras que si se está descargando, Ia presión se ejercerá en Ia paleta por el lado contrario. Es decir, en un caso Ia señal en milivoltios será superior a Ia del estado de reposo y en el otro caso será inferior. Cuando se instale el sensor en Ia amasadora, se respetará el sentido para que Ia señal sea mayor cuando amasa y menor cuando descarga, que en reposo. Una marca según (3) en Ia figura 3 o similar, Ie indicará al instalador cual es el sentido correcto de instalación.
El sentido de giro también de puede detectar automáticamente a partir de Ia información que entregan los acelerómetros de ejes XY y Z, a partir de Ia evolución en Ia posición del sensor. Siguiendo el criterio de coordenadas según (1) en Ia figura 7, Ia evolución del sensor en el eje YZ nos da un sentido de giro:
En el cuadrante 1 de los ejes YZ: (Y >=0) y (Z >=0), si Y disminuye y Z aumenta, se está amasando. Si Y aumenta y Z disminuye, se está descargando.
En el cuadrante 2 de los ejes YZ: (Y <=0) y (Z >=0), si Y disminuye y Z disminuye, se está amasando. Si Y aumenta y Z aumenta, se está descargando.
En el cuadrante 3 de los ejes YZ: (Y <=0) y (Z <=0), si Y aumenta y Z disminuye, se está amasando. Si Y disminuye, Z aumenta, se está descargando. En el cuadrante 4 de los ejes YZ: (Y >=0) y (Z <=0), si cuando Y aumenta, Z aumenta, se está amasando. Si cuando Y disminuye, Z disminuye, se está descargando.
Hay que tener en cuenta que si el revolvedor del camión está totalmente vacío, Ia paleta del sensor no estará sometida a los esfuerzos del conglomerado, pues éste no existe en el camión y entonces a partir de Ia paleta no se podrá detectar que el revolvedor está girando en un sentido o en el contrario, eso sí, sólo en vacío. En este caso (revolvedor girando en vacío), solamente podremos identificar el sentido de giro a través de los acelerómetros como se ha explicado en el párrafo anterior.
Ahora bien, este detalle nos da Ia ventaja de disponer de un procedimiento para detectar que el revolvedor del camión está totalmente vacío. Evidentemente, si detectamos giro a partir de los acelerómetros y no varía Ia señal de esfuerzo en Ia paleta, es que el camión va vacío de conglomerado.
2.- Revoluciones del revolvedor:
Esta variable se detecta automáticamente en función de Ia señal que entrega Ia paleta. Cuando Ia paleta al girar solidaria a Ia amasadora está en Ia parte superior de Ia cuba, perderá el contacto con el conglomerante, Io que conllevará a que dejará de estar sometida a esfuerzos. Por Io tanto si se analiza Ia evolución de
Ia señal que genera Ia paleta en el tiempo, veremos que de forma cíclica habrá un lapso de tiempo en el que Ia paleta estará sometida a esfuerzos y otro lapso en el que no, cuando se encuentre en las cotas verticales más altas. Si medimos las veces que en un minuto hay lapsos de tiempo sin esfuerzo, tendremos las revoluciones por minuto a las que gira el revolvedor.
Las revoluciones de giro también de pueden detectar automáticamente a partir de Ia información que entregan los acelerómetros en los ejes YZ, a partir de Ia evolución en Ia posición del sensor. Cada vez que Z o que Y pasa por un máximo o pasa por un mínimo, se podrá contar una revolución de giro.
Hay que tener en cuenta que si el revolvedor del camión está totalmente vacío, Ia paleta del sensor no estará sometida a los esfuerzos del conglomerado, pues éste no existe en el camión y entonces a partir de Ia paleta no se podrá detectar a que revoluciones el revolvedor está girando. En este caso (revolvedor girando en vacío), solamente podremos identificar las revoluciones de giro a través de los acelerómetros como se ha explicado en el párrafo anterior.
Por otro lado, si el camión está excesivamente lleno, podría darse el caso de que Ia paleta no llegase a separarse del conglomerado y siguiese estando sometida a esfuerzos. Aunque en Ia parte alta el esfuerzo es menor pues no existe columna de conglomerado y aunque físicamente exista un punto en el giro en el que el esfuerzo es máximo, que es cuando Ia paleta eleva el conglomerado desde abajo, podría darse el caso que el dispositivo no tuviese sensibilidad suficiente para percibir estos puntos de máximo y de mínimo. Por ello se complementa este
método con el uso de acelerómetros.
3.- Volumen de conglomerado transportado:
Volviendo a analizar Ia señal de esfuerzo de Ia paleta en el tiempo, vemos que es una señal cíclica en el tiempo, según (4) en Ia figura 11 , que se puede descomponer en una parte del giro en Ia cual Ia paleta está sometida a esfuerzo, según (6) en Ia figura 11 y en otra parte del giro en Ia cual no Io está, según 5 en Ia Figura 11. Cuanto más porcentaje del tiempo de ese ciclo Ia señal esté sometida a esfuerzo, más lleno estará el camión revolvedor.
La figura 8 representa una vista frontal de Ia cuba o amasadora del camión y en (1) se puede ver Ia posición donde está colocado el sensor. La figura 9 representa una sección de dicha vista en Ia posición donde está instalado el sensor. Por simplificar se ha dibujado un círculo, aunque se trata de una forma más parecida a una elipse. La parte sombreada representa el volumen ocupado por el conglomerado. Cuando Ia cuba no gira porque está parada, el conglomerado está en reposo y se puede identificar un ángulo β a partir del cual el sensor deja de estar en contacto con el conglomerado. A este ángulo (β), Io denominamos ángulo de contacto. Por otro lado, para ángulos mayores de τr-β, el sensor volverá a estar en contacto con el conglomerado.
Si Ia amasadora fuese un cilindro horizontal, podríamos aplicar una formula matemática para calcular el volumen en función del ángulo β captado por el sensor, pero esto no es posible pues el recipiente es un conjunto de formas cónicas electrosoldadas e inclinadas respecto a un eje de rotación que no es horizontal, como se representa en (2) Ia figura 7.
Además como el conglomerado es viscoso, al girar Ia cuba a una velocidad angular ω se genera una sobre elevación del conglomerado que hace que el sensor pase a Ia zona de no esfuerzo en el ángulo β+φ y vuelva a pasar a detectar esfuerzo en π-β+φ', como se representa en Ia figura 10. A efectos prácticos podemos decir que φ = (φ+ φ')/2, ya que ésta es Ia información que realmente nos interesa, pues es el ángulo que realmente es detectable por el sensor utilizando Ia información del conjunto de acelerómetros. Al ángulo (φ) Io denominamos ángulo de sobre elevación. Efectivamente, como se puede ver en (2) de Ia figura 11 , Ia altura del sensor al girar solidario a Ia cuba describe una cicloide en el tiempo
(poniendo el tiempo en ejes de abscisas) y a través de los acelerómetros podemos detectar los valores máximos de Ia cicloide.
Como por un lado los acelerómetros nos permiten conocer Ia posición angular del sensor en el plano ZY en cada momento, y por otro lado el esfuerzo en Ia paleta nos permite conocer el instante en el que se está pasando a Ia zona de esfuerzo (π-β+φ) y en el que se está pasando a Ia zona de no esfuerzo (β+φ), tenemos un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, por Io que.resolviéndolo podemos deducir β y φ:
A1 = β+φ
A2 = π-β+φ, A1 y A2 son datos, por Io que podemos calcular β y φ
Pero este cómputo no es tan sencillo, como pasamos a describir. En Ia figura 5 se representa una sección lateral de Ia amasadora cargada con conglomerado, pero con Ia amasadora en reposo. La figura 6 muestra esa misma sección, pero con Ia amasadora en movimiento amasando el conglomerado. Las aspas internas de Ia amasadora mueven el conglomerado en sentido longitudinal hacia adentro cuando se está amasando y hacia afuera cuando está descargando, por Io que estos desplazamientos desvirtúan el cálculo anterior.
Y si además de todo esto, las geometrías de las amasadoras de cada camión revolvedor varían, es poco práctico tratar de diseñar una fórmula matemática que nos de el volumen a partir de los datos β, ω, φ, adquiridos por el sensor. Por estos motivos, el medio para calcular el volumen a través ellos es mediante un algoritmo.
Lo que sí queda en evidencia siguiendo el presente razonamiento es que el volumen tiene una fuerte correlación con β, y cierta dependencia con ω y φ. Por Io que con el adecuado algoritmo, el sensor es capaz de entregar una variable objetiva de volumen, en función de los valores que capte que Ie permiten deducir previamente β, ω y φ.
4.- Plasticidad del conglomerado: Como ya hemos mencionado, ya se inventó previamente un método para
deducir Ia plasticidad a partir de Ia presión del circuito hidráulico que hay que aplicar para mover el revolvedor. Basta con instalar uno o varios sensores de presión en dicho circuito. Pero este método necesita que se Ie de el volumen como dato externo, pues dicha presión depende y mucho de Ia cantidad de conglomerado transportado.
De igual forma, Ia paleta del sensor de Ia presente invención también estará sometida a un mayor esfuerzo F según (3) de Ia figura 11 , cuando mayor sea Ia plasticidad, por Io que podemos correlacionar ambas variables. La ventaja es que esta invención además conoce el volumen y conoce el ángulo φ. De hecho, φ correlaciona mejor que F con Ia plasticidad.
5.- Identificación automática del camión:
Dado que Ia invención aquí presentada dispone de un medio de transmisión de información sin cables, consigue implementar esta funcionalidad enviando un identificador único en conjunto con Ia información de Ia cuba a través de dicho medio. En los lugares que se precise Ia autoidentificación del camión, basta con colocar receptores que reciban esta información y Ia procesen.
Las ventajas que tiene esta solución con respecto a las descritas anteriormente son:
No supone un coste adicional al sistema. Utilizando Ia misma plataforma para desarrollar el resto de funcionalidades del sistema, se aporta Ia capacidad de autoidentificación, simplemente enviando en cada trama unos pocos bytes más relativos al identificador único que tiene cada sensor.
Es fiable e idóneo para ambientes hostiles. Los sistemas basados en lectura de Ia matrícula mediante procesamiento de una señal de video para reconocimiento óptico de caracteres son caros, delicados y muy dependientes de Ia luz, Ia limpieza del camión y de las ópticas, Ia forma de
los camiones, al ser visible hay que añadir infraestructura antivandálica que los encarece todavía más.
Admite distancias de decenas de metros. Los sistemas basados en RFID pasivo sólo admiten centímetros. Los basados en RFID activo en cambio, si que admiten distancias de lectura mayores, pero tanto los transpondedores como los lectores son caros.
5.- Comunicaciones: La invención se comunica vía radio, o por cualquier otro medio de comunicación sin cables con otros dispositivos. La comunicación puede ser tanto punto a punto, como punto multipunto, o comunicaciones en red, de tal forma que un conjunto de dispositivos pueden compartir información en un entorno de red de área local sin cables.
La invención enviará a otros dispositivos a través del canal de comunicación sin cables al menos Ia siguiente información:
1.- Identificador del sensor. Cada sensor dispondrá de un identificador único que Io distinguirá de otros sensores.
2.- Revoluciones por minuto a las que está girando el revolvedor.
3.- Sentido de giro del revolvedor: Amasando o descargando.
4.- Volumen en metros cúbicos del conglomerado transportado. La precisión será en mitades de metro cúbico, que es Ia que se utiliza cuando se realizan los pedidos.
5.- Plasticidad del conglomerado.
6.- Marca de tiempo.
Seguidamente pasamos a describir algunos dispositivos que se comunican con el sensor y Ia funcionalidad y novedad que ello conlleva.
5.1.- Visor del camión. Un equipo dotado de una pantalla de visualización, también llamado
"display" instalado en una parte visible del camión, o bien en el interior de Ia cabina, o en el exterior en el que se visualiza dinámicamente Ia información que genera el sensor. Para ello, este dispositivo está comunicándose con el sensor mediante Ia mencionada comunicación sin cables y está recibiendo del sensor Ia información del conglomerado. Este visor puede supervisarlo el cliente cuando recibe el conglomerado para comprobar que se cumplen las condiciones de su pedido en cuanto a volumen y plasticidad del conglomerado, o cualquier otra persona interesada. Como ejemplo de una posible realización ver (4) en Ia figura 12.
5.2.- Computador de a bordo en el camión.
Un ordenador de a bordo equipado con dispositivo GPS para detectar Ia posición y modem GPRS, GSM, CDMA, TDMA, radio trunking, etc, se comunica con el sensor mediante un sistema de comunicaciones análogo al que dispone el sensor y recibe Ia información de éste. El ordenador de a bordo almacena esta información en su memoria interna a modo de registrador de datos y Ia envía, en función de cómo esté configurado, de forma periódica, o bajo pedido a un servidor central. De esta forma es posible disponer de Ia información en línea del conglomerado en las oficinas centrales o cualquier otro lugar de interés para el negocio. Los ordenadores de a bordo en los camiones revolvedores no son novedad ni son objeto de esta patente. Simplemente se mencionan aquí, como otro dispositivo factible de ser conectado mediante comunicación sin hilos con Ia presente invención. Para ello bastará con dotar al ordenador de a bordo del medio de comunicación del sensor e implementar en Ia lógica de dicho ordenador los protocolos de comunicación del sensor.
5.3.- Terminal en Ia fábrica.
Este dispositivo detectará Ia presencia del camión automáticamente cuando el camión entre en su área de cobertura, al aproximarse a Ia zona de carga de Ia fábrica. Esto es posible porque el sensor, entrega un identificador único entre los datos que envía. Este identificador se puede asociar a Ia matrícula del camión. Este
Terminal de fábrica dispondrá de otro medio de comunicación con o sin hilos para comunicarse con el equipo de dosificación, mezcla y producción del conglomerado, u otro sistema de información que se requiriese. Por este medio, retransmite toda Ia
infortnación que recibe del sensor hacia el sistema de producción. Dado que el sensor está transmitiendo Ia plasticidad, el sistema de producción podrá utilizar esta variable a modo de plasticímetro en el momento de Ia fabricación del conglomerado y hacer las correcciones oportunas para asegurar esta característica del pedido. Esta funcionalidad que denominamos teleplasticímetro, aunque es de utilidad para todas las Plantas de fabricación, adquiere más interés para las Plantas de vía seca, pues las de vía húmeda suelen disponer de vatímetros que actúan como plasticímetros.
Aclaración: Las Plantas de conglomerado pueden ser de vía seca o húmeda. Se denominan de vía húmeda cuando disponen de una amasadora que amasa el conglomerado antes de volcarlo al camión. Este tipo de plantas suelen instrumentar las amasadoras con plasticímetros que dan una indicación de esta característica Io que permite poder ajustaría a los requerimientos del pedido. En cambio, las Plantas de vía seca no disponen de amasadora, por Io que simplemente descargan las cantidades dosificadas para que se mezclen en Ia amasadora del camión. Dado que en este caso Ia Planta no dispone de amasadora, tampoco dispone de plasticímetro, por Io que no es posible medir que el conglomerado que se está fabricando tiene Ia plasticidad requerida por el cliente.
Otra aportación que entrega el terminal de fábrica al proceso es que permite informar al sistema de producción de Ia fábrica de si el camión retorna a Ia misma con conglomerado, es decir, si no está totalmente vacío para recibir Ia siguiente carga. Efectivamente, dado que mantiene un protocolo de comunicación con el sensor, éste Ie informa del volumen existente en Ia cuba y esta información se Ia reenvía el terminal de fábrica al sistema de producción.
Aclaración: Es habitual que a veces el camión no descargue todo el conglomerado en Ia obra del cliente, principalmente porque el cliente pidió más de Ia cuenta y entonces sobra. En esos casos, el camión vuelve a Ia planta conglomerado en Ia cuba. Actualmente el conductor informa de este caso dando una idea aproximada del material que queda en Ia cuba de su camión. Puede ocurrir que este sobrante sea aprovechable para otro pedido de otro cliente o que no Io sea. Si no es aprovechable este material se descarga en el reciclador de Ia Planta o en el caso de que esto no sea posible, porque Ia Planta no disponga de
reciclador o por el supuesto que sea, entonces sólo queda Ia opción de descargar el camión en un vertedero. En cambio, si el sobrante es aprovechable, el sistema de producción rellenará el camión ajustando Ia dosificación al tipo y cantidad del sobrante, basándose en las estimaciones del conductor. La ventaja que aporta Ia invención aquí presentada es que este relleno en camiones que regresan con sobrante se puede detectar y realizar en automático y con más exactitud, pues Ia indicación del volumen del sobrante que entrega el sensor es objetiva por Io tanto más fiable que Ia estimación subjetiva del volumen realizada por el conductor. Esto es importante, pues dicha subjetividad genera más incertidumbre en el volumen total que tendrá el camión una vez rellenado, con los problemas que se pueden tener ante el cliente si el camión va mal de volumen, que ya se expusieron en párrafos anteriores.
5.4.- Terminal de cliente.
Es un dispositivo que puede ser fijo o móvil y se comunica con el sensor a través del sistema de comunicación sin cables anteriormente mencionado; recibe Ia información de éste y Ia presenta en una pantalla. De esta forma el cliente puede comprobar Ia plasticidad y el volumen del conglomerado cuando está recepcionando este producto en su obra, según se puede ver en (2) de Ia figura 12, que representa al cliente dando el visto bueno a Ia llegada en un camión con conglomerado. En (3) en Ia figura 12 se puede ver una ampliación de una posible implementación del terminal que está utilizando el cliente en (2) de Ia misma figura.
Este equipo puede estar basado en dispositivos electrónicos existentes comunes en el mercado a los que se les ha añadido un medio de comunicación sin hilos análogo al del sensor, más un aplicativo que aporta Ia funcionalidad descrita, o bien puede estar basado en un desarrollo electrónico específico para este fin.
Aclaración: El cliente suele tener incertidumbre en cuanto al volumen que recibe, a no ser que Io pueda cubicar una vez colocado en su obra. Por este motivo, este dispositivo es una gran ventaja competitiva para el proveedor pues permite demostrar a sus clientes que está cumpliendo entregando el volumen correcto. Para ello podrá entregar, prestar o arrendar este Terminal a sus clientes preferenciales, para que ellos dispongan de un medio de auto comprobar las
entregas. Esto es una novedad que mejora Ia atención al cliente y que mejora Ia confianza. Además, el hecho de poder ofrecer este dispositivo en si mismo ya mejorará Ia confianza para todo el colectivo de los clientes.
En (3) de Ia figura 12 se puede observar un ejemplo de Ia funcionalidad que ofrece este Terminal. Cuando el camión llega a Ia obra del cliente el sensor instalado en el camión entra en comunicación con dicho Terminal y Ie envía Ia información del conglomerado que transporta. El cliente puede leer esta información en Ia pantalla de su Terminal. El aplicativo instalado en este Terminal puede ser interactivo. En este caso no solamente visualiza Ia información del pedido, sino que también pide validaciones al cliente. Incluso es factible implementar un medio de medir el nivel de satisfacción del cliente tanto en Ia calidad del producto entregado, como en el servicio que Ie está realizando el conductor del camión que realiza Ia entrega. Esta información de Ia validación del cliente de Ia entrega y de Io satisfecho que está tanto del producto recibido, como del servicio que Ie prestó el conductor en Ia entrega, puede retornar hacia el fabricante del conglomerado por varios caminos:
1.- A partir del sensor. La comunicación entre el Terminal del cliente y el sensor es bidireccional, por Io que el Terminal del cliente transmite al sensor Ia información de validación y satisfacción, y el sensor, a su llegada a Ia fábrica se Io reenvía a los sistemas de información del fabricante a través del Terminal de fábrica.
2.- Por cualquier sistema de los posibles de telefonía digital, GSM, GPRS, TDMA, etc, si el Terminal del cliente dispone de ese medio de comunicación.
3.- Por Internet a través de Ia red de área local del cliente, si existe, o incluso por una red WIFI del cliente que pudiese estar conectada a Ia red del cliente con conexión a Internet, podría conectarse con Ia red del proveedor e intercambiar esta información.
4.- A través del canal GSM, GPRS, TDMA, CSMA, radio trunking, etc, que pueda tener el ordenador de a bordo instalado en el camión, si esta opción existe.
Este Terminal del cliente permite implementar también un mecanismo para
medir Ia satisfacción del cliente tanto respecto al producto que se Ie entrega como al servicio a Ia hora de Ia entrega. Para ello el sensor mantiene una comunicación bidireccional con este terminal y dicho Terminal dispone de un aplicativo que realiza esta consulta y se Ia envía al sensor.
DESCRIPCIóN DE UNA REALIZACIóN PREFERIDA DE LA INVENCIóN
La figura 3 representa una posible forma de Ia realización mecánica de Ia presente invención. Según (1) en Ia figura 3, consta de una paleta metálica construida en acero inoxidable. Se prefiere Ia forma de Ia paleta representada en Ia figura (3) con el objeto de tratar de evitar al máximo que el conglomerado se quede pegado en Ia paleta. Esta paleta tiene adheridas 4 bandas extensiométricas conectadas en puente de wheatstone, según (3) en Ia figura 4. La paleta está montada en una caja metálica circular, a modo que el extremo donde están pegadas las bandas extensiométricas quede en su interior bajo protección IP67 o superior, mientras que el otro extremo donde va Ia paleta queda en el exterior, según figura 2.
El puente de las bandas extensiométricas está conectado a una tarjeta electrónica que también se instala en el interior de Ia caja metálica, según (4) en figura 3.
La tarjeta electrónica dispone de los siguientes bloques funcionales:
1.- Un sistema microcontrolador con su unidad central de proceso
(CPU), unidad aritmético lógica (ALU), entrada-salida periférica (PIO), memoria de trabajo, memoria de almacenamiento, temporizadores y circuito de supervisión.
2.- Al menos tres convertidores analógico digitales, uno de ellos para pasar a digital Ia señal analógica generada en el puente de galgas extensiométricas de Ia paleta y los otros dos para pasar a digital las señales analógicas de los acelerómetros que seguidamente se describen.
3.- Un acelerómetro de ejes XY para detectar aceleración, velocidad y movimiento del sensor en los ejes XY.
4.- Un acelerómetro de eje Z para detectar aceleración, velocidad y movimiento del sensor en el eje Z. Aunque ya existen en el mercado acelerómetros
de ejes XYZ, se prefiere usar los descritos porque son más usuales y hay más fabricantes.
La posición en Ia que se instale el sensor en Ia amasadora es importante. La caja metálica dispondrá de una marca para indicar Ia dirección y el sentido en el que debe de ser instalado el sensor de tal forma que el eje X del acelerómetro XY del sensor coincida con el eje longitudinal del camión, con Ia marca en el sentido del movimiento hacia delante del camión.
5.- Un sistema de comunicación serie sin cables de radio corta distancia a
2.4 Giga hercios con protocolo de comunicación Bluetooth o similar que permita que este sensor pueda comunicarse con otros dispositivos exteriores sin Ia conexión física de un cable.
6.- Un conjunto de baterías para alimentar de energía eléctrica a los componentes electrónicos de Ia tarjeta.
7.- Una unidad electrónica de gestión de Ia energía que racionalice el uso de ésta y permita prolongar Ia duración de Ia batería.
8.- Un conjunto de células fotovoltaicas para instalar en el exterior de Ia caja del sensor para captar energía de Ia luz solar.
9.- Una unidad electrónica que permita recargar las baterías a partir de Ia energía captada del sol.
10.- El sistema microprocesador dispondrá de un programa (firmware) que Ie aportará Ia siguiente funcionalidad:
Proceso 1 : Captación y proceso de variables en tiempo real en bucle
10.1.1.- Leer a partir del canal A/D 1 el esfuerzo en Ia paleta. Llevar un registro de los valores de esfuerzo en el tiempo.
10.1.2.- Leer aceleraciones en los ejes XYZ a partir de los canales A/D 2 y 3. Integrar respecto al tiempo para deducir el vector de Ia velocidad espacial. Volver
a integrar en el tiempo para deducir el vector movimiento espacial. Llevar un registro de aceleraciones, velocidades y movimientos en el tiempo.
10.1.3.- A partir de Ia información de 10.1.1 deducir Ia velocidad y el sentido de giro del revolvedor.
10.1.4.- A partir de Ia información de 10.1.2 deducir Ia velocidad y el sentido de giro del revolvedor.
10.1.5.- Conciliar ios resultados de 10.1.3 y 10.1.4 y deducir una información consensuada de Ia velocidad giro del revolvedor (ω). Utilizar Ia información de
10.1.4 para descartar muestras erróneas que se hayan tomado en 10.1.3 debido a movimientos inerciales del camión y posibles inclinaciones durante el recorrido del mismo que puedan falsear las medidas tomadas en 10.1.1. El sentido de giro es el signo de (ω). Si (ω>0) el sentido es amasando. Si (ω=0), Ia amasadora está parada. Si (ω<0), Ia amasadora está descargando. Deducir información adicional a través del análisis de posibles discrepancias en los resultados de 10.1.3 y 10.1.4
10.1.6.- A partir de los datos de 10.1.1 y 10.1.2 , deducir (β) y (φ).
10.1.7.- Normalizar (ω), (β) y (φ) a índices de acceso a una tabla de volúmenes y a una tabla de consistencias. Con estos índices obtener el volumen (V) del conglomerado de Ia tabla y las plasticidad (P) del conglomerado.
10.1.8.- Considerar (ω), (V) y (P) obtenidos en 10.1.7 como una medida de los valores del sensor en el tiempo y almacenarla en Ia memoria, manteniendo un número n de valores para cada variable. Para cada nuevo conjunto de valores captados, reemplazar el conjunto más antiguo por el más nuevo.
10.1.9.- Aplicar proceso estadístico a las n muestras de conjunto de valores almacenados en el tiempo y calcular sus valores estadísticos. Esto nos permite disponer de valores de volumen y plasticidad del conglomerado en un instante de tiempo
10.1.10.- Almacenar y mantener un histórico de valores de volumen, plasticidad, velocidad de giro y sentido de giro en el tiempo.
Proceso 2: Transmisión mediante comunicación sin hilos de las variables.
7.2.1- Transmitir de forma periódica una trama con Ia siguiente información:
- Identificador único del sensor.
- Marca de lapso de tiempo
- Velocidad de giro del revolvedor
- Sentido de giro del revolvedor - Volumen de conglomerado transportado.
- Plasticidad del conglomerado.
Proceso 3: Recepción de comandos
7.3.1.- Escuchar por el canal de recepción para identificar algún nodo cliente en Ia red que nos pueda estar enviando algún comando.
7.3.2.- Si recibimos un comando, ejecutar el comando y reportar estatus al nodo cliente. Los comandos que podemos recibir son:
- Solicitud de envío de Ia parametrización actual.
- Solicitud de envío de datos almacenados. - Solicitud de envío de eventos almacenados.
- Solicitud de envío de datos del pedido transportado.
- Solicitud de cambio de Ia parametrización.
- Solicitud de Ia actualización del firmware.
- Indicación de conjuntos de valores para calibración. - Solicitud de borrado de datos almacenados.
- Solicitud de borrado de eventos almacenados.
- Solicitud de registro de encuesta de satisfacción del cliente.
- Solicitud de envío de datos de encuestas de clientes.
Realización del Visor del camión
Una posible realización del visor del camión está basada en una tarjeta electrónica dotada de los siguientes bloques funcionales:
1.- Un sistema microcontrolador con su unidad central de proceso (CPU), unidad aritmético lógica (ALU), entrada-salida periférica (PIO), memoria de trabajo,
memoria de almacenamiento, temporizadores y circuito de supervisión.
3.- Un modulo de comunicaciones a Bluetooth
2.- Un display del tipo LCD, alfanumérico o gráfico con iluminación.
3.- Un conectar para alimentar el dispositivo a partir de Ia batería del camión.
A - Una fuente de alimentación basada en un convertidor DC-DC que adapta Ia tensión de Ia batería del camión.
5.- Una caja para albergar toda Ia electrónica.
El microprocesador dispondrá de un aplicativo (firmware) que estará recibiendo Ia Información del sensor y presentando en el LCD los metros cúbicos del conglomerado transportado y su plasticidad. En este ejemplo de realización el equipo refleja Ia plasticidad reverenciándola al ensayo IRAM 1536 que utiliza el Cono de Abrams.
Realización del Terminal del cliente
Una posible realización del terminal del cliente está basada utilizando un dispositivo electrónico standard como puede ser una PDA dotada de comunicaciones Bluetooth. Según se puede ver en (3) de Ia figura 12, este Terminal gráfico detectará automáticamente Ia presencia del camión, entrando en comunicación con el sensor para intercambiar información. El sensor Ie enviará al Terminal los datos a visualizar en Ia pantalla: 1.- Nombre del cliente. El cliente podrá comprobar que ahí pone su nombre.
2.- Producto transportado. En este ejemplo de realización se considera que el conglomerado es hormigón. En (3) en Ia figura 12 se está informando que el hormigón que se está entregando tiene 175 kg/cm2 de resistencia, con consistencia plástica y con árido de tamaño máximo de 20.
3.- La matrícula del camión está asociada al identificador único del sensor y es enviada al Terminal del cliente.
A - La fecha y Ia hora a Ia que se solicitó Ia entrega en el pedido y Ia fecha y
Ia hora real a Ia que llegó el camión, para que el cliente pueda compararlas y comprobar Ia puntualidad en Ia entrega.
5.- El volumen en metros cúbicos pedidos y el volumen que está midiendo el sensor en Ia cuba, para que el cliente pueda comprobar que se Ie está entregando el volumen solicitado. Este dato se presenta en múltiplos de medio metro cúbico, que es Ia resolución que se aplica al efectuar los pedidos.
6.- La plasticidad, en este caso expresada según el ensayo IRAM 1536 que utiliza el Cono de Abrams.
El cliente puede validar esta entrega a través del terminal y si quiere puede también informar de su nivel de satisfacción. Puede hacerlo en cualquier momento mientras el camión está en su obra, y puede hacerlo varias veces por si cambia de parecer. Respecto a Ia satisfacción, el Terminal diferencia entre Ia satisfacción referente a Ia calidad del producto que se Ie ha entregado y respecto al servicio, Io que se pretende medir es como se siente que a sido atendido por el conductor del camión que trajo el hormigón, si actuó profesionalmente y estuvo servicial o no. Para ello, y con objeto de simplificar al máximo para no aburrir al cliente, el Terminal presenta 6 caritas de estado de ánimo, como se puede ver en (3) de Ia figura 12 y el cliente simplemente tiene que pinchar una para el producto y otra para el servicio y validar OK. Esta información es entonces enviada al sensor que se Ia volcará al próximo Terminal de fábrica con el que se encuentre, asociada al identificador del pedido con el que tiene relación esta información. El Terminal de fábrica reenvía esta información a los sistemas de información del fabricante del hormigón para que hagan uso de ella. Evidentemente Io suyo es que llegue al Sistema Comercial y si el cliente expresó algún malestar, avisar al comercial a cargo de ese cliente para que se ponga inmediatamente en contacto con él.
De esta forma queda explicado un sistema novedoso que permite capturar en automático el grado de satisfacción de los clientes en cada una de las entregas que realiza el Proveedor, tanto en cuanto al producto, como al servicio.
Next Patent: SHEET WITH VALVE-CONTROLLED PRESSURE SYSTEM