Diseño e implementación de un sistema de monitoreo inalámbrico de parámetros de esctructuras civiles

Abstract

Debido al constante crecimiento en la construcción de estructuras, los sistemas de monitoreo estructural han tomado bastante importancia. Estos sistemas permiten obtener información de parámetros varios que acompañada de su respectivo análisis, se puede determinar los daños en una estructura y aplicar las medidas que crean convenientes. El presente trabajo de tesis se basa en el diseño e implementación de un sistema de monitoreo inalámbrico de parámetros de estructuras civiles, los cuales podrán ser visualizados en una interfaz de usuario en tiempo real. Este sistema contará con tres módulos de medición, un módulo coordinador y una computadora, con los que se probará el principio de funcionamiento para la adquisición, procesamiento y visualización de los parámetros de interés. Para el análisis de las estructuras, es necesario conocer tres parámetros importantes: la magnitud de las vibraciones a las que están sometidas y la humedad y la temperatura a las que se hacen estas mediciones. Para esto, se seleccionó un acelerómetro digital que estará presente en cada uno de los módulos de medición y un sensor ambiental digital que es necesario solo en uno de estos, ya que los parámetros ambientales no presentan grandes cambios en una misma estructura. Una vez realizado el montaje de los módulos de medición en distintos puntos de la estructura, estos inician la adquisición de los parámetros estructurales y los envían hacia el módulo coordinador cada vez que este último hace la petición. Para este fin, se utiliza una red de sensores en configuración punto-multipunto conformada por módulos Xbee. Luego, el módulo coordinador se comunica con la computadora utilizando una tarjeta para el acondicionamiento de nivel de voltaje mediante un puerto USB de la misma. Toda la información recibida es procesada para asignar las mediciones a los módulos de medición correspondiente y obtener las magnitudes reales. Los parámetros de interés podrán ser visualizados en tiempo real en la interfaz implementada, con la cual el usuario también podrá controlar el inicio y fin del proceso de monitoreo. En el capítulo 1, se explican conceptos generales sobre el monitoreo estructural y cómo fue su evolución tecnológica; asimismo, se describen algunos equipos comerciales. En el capítulo 2, se aborda el marco problemático y los objetivos del presente trabajo de tesis. En el capítulo 3, se desarrolla el diseño e implementación del sistema de monitoreo estructural. Finalmente, en el capítulo 4, se describen los ensayos realizados y se muestran los resultados del sistema implementado.