Aplicación de micro controladores para el control de estructuras mediante galgas extensométricas

Abstract

[ES] El objetivo del presente trabajo se centra en el control y monitorización de estructuras con galgas extensométricas, estudiando las deformaciones y de solicitaciones con el paso del tiempo. Para su estudio se utilizarán galgas extensométricas en las que su señal se amplifica y digitaliza mediante el uso de módulos electrónicos comerciales de bajo costo y se envían los datos a una plataforma, denominada Arduino, referente del sistema de Internet de las cosas. Este sistema se utilizará para el ensayo de probetas o estructuras a escala sometidas a diferentes solicitaciones mediante pruebas de laboratorio como paso previo a la utilización en estructuras reales.

[EN] The aim of the present work is focused on the control and monitoring of structures with strain gauges, studying deformations and applications over time. For their study they will use strain gauges in which their signal will be expanded and digitized using low-cost commercial electronic modules and the data will be wrapped in a platform, called Arduino, referring to the Internet of Things. This system is used for the testing of specimens or scale structures subjected to different stresses through laboratory tests as a preliminary step to the use in real structures.

[CA] El treball a continuació exposat es fundamenta amb l'aplicació de microcontroladors i sensors elèctrics, també coneguts com galgues, en procesos de control estructural. Amb la tècnica de l'extensometria, poden calcular-se les deformacions i tensions internes que una estructura experimenta des de que se li aplica càrrega. El funcionament dels sensors està constituït pel canvi de la resistència elèctrica d'un filament que porten integrat i serà directament proporcional a la deformació del sòlid al qual es troben adherits. La medició d'aquestes diferències de tensió és treball del pont de Wheatstone. Aquest es forma amb la disposició simètrica de quatre resistències de igual valor. La galga interactua com a una d'estes galgues produïnt un desequilibri que s'encarrega de digitalitzar un microcontrolador. Per al seu funcionament es programa el hardware d'Arduino amb l'ajuda de la seua plataforma de còdic lliure; es compil·len els resultats i es visualitzen amb una pantalla tft. Ja que no és possible la implementació d'aquest sistema de medició en una estructura construida per motius del treball, es dissenya i s'ensambla una estructura i la seua corresponent subestructura d'assentament per als assajos al laboratori. La peça d´estudi és una corriola estructural plana que es dissenya amb dimensions i material capaços de fer visibles els efectes de pandeig i fletxa, i possibilitant la medició de les seues tensions internes. A més, s´implementa una cèdula de càrrega, amb un sistema d´extensometria integrat i de caràcter singular, per possar en càrrega de forma progressiva l´estructura. Per donar rigor científic als resultats del assajos, es comparen amb diversos models d´anàlisi mitjançant cálculs manuals i informàtics. Els anàlisi, tant lineal amb Architrave com no lineal amb Ansys i el subprograma Mechanical, es convertixen en requisits d´estudi per al modelatge i càlcul de l´estructura d´assaig i la seua posterior comparació. Finalment, s´extrauen una serie de conclusions referents a l´èxit dels assajos i les possibles millores del sistema en futurs treballs d´investigació o implementació en estructures reals