SISTEMAY MéTODO DE MONITORIZACIóN DEL DAñO EN ESTRUCTURAS.

Objeto de Ia invención

Sistema y método de monitorización del daño en una estructura cualquiera mediante sensores, gracias al cual es posible determinar el estado del daño y Ia deformación en una estructura cualquiera debido a Ia variación en propiedades térmicas de dicho sensor calentado al sufrir una deformación. Se trata de un método no destructivo válido para estructuras sometidas a cargas estáticas y a fatiga. Aplicable a volúmenes de gran tamaño con una medición sencilla y de bajo coste.

Antecedentes de Ia invención

Son conocidos en el actual estado de Ia técnica diversos sistemas de medición del dañó en una estructura. Los más habituales son los basados en galgas y/o fibra óptica que, en general, sólo pueden ser aplicados en regiones muy concretas y no en toda clase de estructuras.

Por otro lado, el documento WO 2006/004733 describe específicamente un sistema de monitorización que comprende un sensor con una tinta conductora contenedora de nanofilamentos de carbono y, por Io menos, una resina polimérica y un sistema de adquisición de datos. La tinta se aplica sobre una estructura de composite bajo un patrón de rejilla.

Esta invención es similar a Ia PCT/ES2007/000564 del mismo solicitante e inventores. No obstante en dicho documento se estudia Ia deformación y el daño mediante el análisis de Ia respuesta eléctrica del nanocomposite a Ia deformación.

Descripción de Ia invención

El objeto de Ia presente invención está basado en el uso de uri sistema de

monitorización que comprende al menos:

(a) un ^' material conductor eléctrico que actuará a modo de sensor, comprendiendo un polímero cargado con un elemento seleccionado entre: nano-refuerzos; refuerzos conductores; y una combinación de ambos; pudiendo dicho polímero cargado formar parte de Ia matriz de un material compuesto.

En general, él material conductor eléctrico puede ser cualquier material que se caliente a través de una pluralidad de contactos, independientemente de su naturaleza (silicio dopado o sin dopar, láminas de cobre, etc.).

Además, el sistema es susceptible de situarse en Ia zona donde se quiere monitorizar o localizar el daño, por cualquier medio.

El método de monitorización implica que una vez se tiene situado el material conductor en Ia zona a monitorizar, este se calienta mediante cualquier método disponible, cómo podría ser, por ejemplo, medios eléctricos por corriente inducida, de tal modo que sea compatible con Ia solicitud PCT/ES2007/000564 del mismo solicitante e inventores, de tal forma que Ia mezcla del polímero varía su temperatura.

En las zonas donde se está produciendo una deformación o daño al material se produce una variación en Ia temperatura del material conductor que puede ser detectada mediante cualquier sensor detector de variaciones térmicas. Cuanto mayor es Ia diferencia de temperatura material conductor al someterse a un estado de deformación o tensión con respecto al polímero cargado sin deformar, mayor es este incremento de temperatura, producto de Ia deformación y de las fisuras producidas en

Ia mezcla del polímero. De esta forma el método de monitorización localiza Ia región donde se está produciendo el daño en Ia estructura donde ha sido situado el material conductor así como Ia magnitud de dicho daño.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor Ia invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no^ limitativo de ésta.

La figura 1 muestra el sistema de monitorización del daño objeto de Ia invención en una primera realización preferida, donde el material conductor se calienta por inducción de corriente eléctrica.

La figura 2 muestra el sistema de monitorización del daño objeto de Ia invención en una segunda realización preferida, donde el material conductor se calienta debido a unos medios integrados de generación de calor.

La figura 3 muestra el sistema de monitorización del daño objeto de Ia invención en una tercera realización preferida, donde el material conductor se calienta por radiación. La figura 4 muestra el sistema de monitorización del daño objeto de Ia invención en una cuarta realización preferida, donde el material conductor se calienta debido a unos medios integrados de generación de calor, con el sensor integrado en el polímero.

La figura 5 muestra el sistema dé monitorización del daño objeto de Ia invención en una quinta realización preferida, donde se monitorizan varios puntos, conectados en serie.

La figura 6 muestra el sistema de monitorización del daño objeto de • Ia invención en una realización' con el material conductor dispuesto en zig-zag.

La figura 7 es una vista en perspectiva del sistema de monitorización del daño objeto de Ia presente invención.

Realización preferente de Ia invención

Tal y como puede observarse en las figuras adjuntas, el sistema de monitorización de daño en estructuras, objeto de Ia presente patente de invención comprende, al menos: (a) un material conductor comprendiendo un polímero - cargado (1) con un elemento seleccionado entre: nanorefuerzos conductores; refuerzos conductores; una combinación de los anteriores; medios de generación de calor; y medios de detección de variación térmica; donde dicho polímero (1) se sitúa en Ia estructura a monitorizar (2) de cualquier forma, en un ejemplo no limitativo: una o varias capas de laminado, matriz de material compuesto, resina de preimpregnado, adhesivo o pintura, pudíendo situarse contactos metálicos, electrodos o bien cableado en su interior o en su superficie y en general cualquier medio que permita Ia aplicación del método objeto de Ia presente invención.

Tal y como se muestra en Ia figura 1 en una primera realización práctica, el sistema comprende una fuente de corriente (10), al menos dos contactos o bornes metálicos (11) y un sensor térmico (12) independiente o externo al material conductor (1), de tal forma que Ia fuente de corriente (10) induzca dicha corriente al material conductor (1) a través de los bornes (11).

La figura 2 muestra una segunda realización práctica, con un material conductor (1), un sistema.de generación de calor (20) con un elemento inductor (201) integrado en el polímero (1), y un sensor térmico (21 ) igualmente integrado en el polímero (1 ) de tal forma que pueda detectar las variaciones o gradientes térmicos provocados por el sistema de generación de calor.

La figura 3 muestra una tercera realización práctica, con un material conductor

(1), con un sistema de generación de calor por radiación (30), obviamente externo al material conductor (1) y a Ia estructura (2), así como un sensor térmico (31), de tal forma que pueda detectar las variaciones o gradientes térmicos provocados por el sistema de generación de calor. La figura 4 muestra una cuarta realización práctica, con un material conductor

, (1), un sistema de generación de calor (40) con un elemento inductor (401) integrado en el polímero (1), y un sensor térmico (41) igualmente integrado en el polímero (1) de tal forma que pueda detectar las variaciones o gradientes térmicos provocados por el sistema de generación de calor. La figura 5 muestra una realización equivalente a Ia mostrada en Ia figura 1, pero si bien mostrando dos materiales conductores (1 ) conectados en serie, de tal forma que se puedan monitorizar distintas regiones de Ia estructura (2).

La figura 6 muestra una realización donde el material conductor (1) adquiere una forma zigzagueante en su monitorización de Ia estructura (2). La figura 7 es una vista tridimensional de Ia realización mostrada en Ia figura 1.

El método de monitorización implica que una vez se tiene situado el material conductor (1) cargado en Ia zona a monitorizar, este se calienta mediante cualquier sistema dé los descritos de tal forma que Ia mezcla del polímero varía su temperatura.

En las zonas donde se está produciendo una deformación o daño al material se produce una variación en Ia temperatura del material conductor (1), que puede ser detectada mediante cualquier sensor detector de variaciones térmicas descrito. Cuanto mayor es Ia diferencia de temperatura de material conductor (1) al someterse a un estado de deformación o tensión con respecto al material conductor (1) sin deformar, mayor es este incremento de temperatura, producto de Ia deformación y de las fisuras producidas en Ia mezcla del polímero (1). De esta forma el método de moniforización localiza Ia región donde se está produciendo el daño en Ia estructura donde ha sido situado el material conductor, así como Ia magnitud de dicho daño.