Resumen

Se denomina Monitoreo de Salud Estructural al proceso de detección de anomalías (daños o degradación) en varias áreas de ingeniería, tales como, aeroespacial, civil y mecánica, principalmente. Una de las técnicas utilizadas para monitorear la integridad de una estructura es basada en la medición de impedancia electromecánica. Esta técnica monitorea la variación de impedancia mecánica de una estructura, causada por la existencia de uno o más daños, por medio de la medición de la impedancia eléctrica de las pastillas de material piezoeléctrico acopladas en la superficie de la estructura. La impedancia eléctrica de las pastillas piezoeléctricas está directamente relacionada con la impedancia mecánica de la estructura, es por eso que a partir de la variación de las señales de impedancia medidas se puede concluir la presencia o no de un daño. La cuantificación del daño se hace por medio de una métrica que es especialmente definida para atribuirle un valor escalar característico. En el marco del proyecto de investigación en convenio con la EMBRAER, la Universidad Federal de Uberlândia (UFU), estudia la viabilidad del uso de la técnica de Monitoreo de Salud Estructural basada en mediciones de impedancia electromecánica como una herramienta de detección de daños incipientes en lugares de difícil acceso en aeronaves. El presente trabajo presenta los resultados obtenidos en la UFU para la consolidación de esta herramienta, los cuales a pesar de encontrarse todavía en aplicaciones a nivel de laboratorio han mostrado un gran potencial para la detección de daños incipientes en estructuras aeronáuticas, tales como, pérdida de un remache y fisuras. En este trabajo también será descrito un sistema de medición de impedancia electromecánica desarrollado en la UFU.

Introducción

Daños que se presenta normalmente en equipos industriales y en estructuras en general pueden estar asociados a fricción, fatiga, impacto, fisuras y corrosión, entre otras razones. Para un adecuado funcionamiento del sistema, el daño debe ser ubicado y reparado, oportunamente. Detectar una anomalía en el sistema consiste en ubicar, cuantificar y estimar la vida útil restante del sistema. Uno de los procesos más ambiciosos de la Ingeniería moderna es el monitoreo de salud estructural en tiempo real de componentes de elevado costo o de grande responsabilidad para el sistema considerado. De esta forma, la creación o perfeccionamiento de técnicas que amplíen la precisión y confiabilidad del proceso de monitoreo son altamente deseables, siendo objeto de varios estudios tanto en el medio industrial cuanto en el medio académico [1].

Existen varias técnicas destinadas al monitoreo de la presencia y propagación de daños estructurales. Una de estas técnicas es basada en la medición de impedancia electromecánica [2]. Esta técnica se basa en el acoplamiento electromecánico que resulta de unir un transductor piezoeléctrico a la estructura monitoreada, quedando definida la función de impedancia que depende tanto de las características eléctricas del transductor como de las características físicas o mecánicas de la estructura. Así, a través de curvas características de la impedancia y su variación debida a la ocurrencia de un daño, este puede ser evaluado. Para cuantificar el daño se utiliza una métrica obtenida con herramientas estadísticas por medio de la cual se hace una comparación entre las mediciones para los casos sin daño, llamado de baseline, y las mediciones con daño [3].

• Materias:Ingeniería de estructuras Fatiga de metales
• Subjects:Structural engineering Metals fatigue
• Palabras claves:Detección de Daños, Impedancia Electromecánica, Material Piezoeléctrico, Monitoreo de Salud Estructural , Medición de Impedancia.
• Keywords:Damage Detection, Electromechanical Impedance, Piezoelectric Material, Structural Health Monitoring, Impedance measurement.