En las pruebas con cables piezoeléctricos se ha buscado obtener la medida de su respuesta eléctrica ante estímulos mecánicos procedentes de tráfico rodado. Para ello, se han tomado medidas en campo utilizando dos ubicaciones diferentes:
a. Cable sobre el asfalto
b. Cable enterrado en el asfalto
En todo momento se ha tenido presente la impedancia que presenta el conjunto sonda- osciloscopio sobre la medida. Estas medidas se han utilizado para realizar los modelos eléctricos equivalentes y mediante las correspondientes simulaciones así realizar el estudio de comportamiento en situación de tráfico continuo, escenario que reproduce el banco de ensayos. Las conclusiones de este conjunto de estudios inician el proceso de generalización de los
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modelos prácticos que se han obtenido en la Tesis aun cambiando el tipo de material piezoeléctrico. Se tratan a continuación ambas localizaciones de medida.
4.3.2.1. Experimentación con cable piezoeléctrico sobre el asfalto
En la FIG. 80 se presenta una fotografía correspondiente a una de las sesiones prácticas [127] realizadas en uno de los viales del Campus Sur de la UPM. Un ejemplo de captura de la tensión adquirida al paso de un vehículo tipo berlina a 40 km/h en uno de los cables piezoeléctricos de seis metros de longitud que se indican en la fotografía, se presenta en la misma FIG. 80.
FIG. 80.- Experimentación con cables piezoeléctricos aéreos
4.3.2.2. Experimentación con cable enterrado
Se han podido realizar medidas en dos ubicaciones diferentes, en autovía y en un vial del Campus universitario.
La instalación existente a la altura del kilómetro 84 en la autovía A1 se aprecia en las figuras FIG. 81 y FIG. 82. Se ha podido utilizar esta ubicación dada la participación del grupo en un proyecto de colaboración mediante la aplicación de los cables piezoeléctricos a la calibración de sistemas de medida de velocidad de tráfico. En las FIG. 83 y FIG. 84 se presentan como ejemplo algunas capturas según tipo de vehículo. Las señales pueden procesarse y obtener información sobre el tipo de vehículo en cuanto a la detección del número de ejes y a partir de su amplitud su relación a la masa. La presencia de varias parejas de cables instalados a una distancia conocida (6 metros, FIG. 81) permite obtener la velocidad de tránsito.
89 FIG. 81.- Instalación de cables piezoeléctricos enterrados con 6 m de separación en la autovía A1
FIG. 82.- Detalle de la superficie de la calzada en la zona sobre un cable enterrado
FIG. 83.- Captura obtenida para camión de 5 ejes FIG. 84.- Captura en dos cables consecutivos para vehículo automóvil
Al realizarse obras de mejora en los viales del Campus Sur, se obtuvo el correspondiente permiso para insertar dos grupos de cables piezoeléctricos en una zanja que cubre prácticamente dos carriles del vial. Aquí, la realización de la obra civil obligó a no cumplir con las recomendaciones del fabricante del cable, dado que se debieron profundizar mucho más de lo debido. Se insertaron a 8 cm de la superficie, debido a que se advirtió que si al menos no se respetaba esta ubicación las grietas en la superficie obligarían a intervenir nuevamente en la calzada en un breve plazo de tiempo. Como resultado, las amplitudes de señal fueron notablemente dispares, observándose que ciertos cables se habían degradado más que otros debido al procedimiento de instalación. En lasfotografías de la FIG. 85 se presenta un resumen gráfico de la preparación de los grupos de cables insertados. Se trata de dos grupos de 5 cables piezoeléctricos de 4 m de longitud cada uno de ellos separados entre sí 1,6 cm. La conexión hasta la caja de registro se realiza con cable coaxial de 2,7 m. de longitud soldado a los cables piezoeléctricos protegiendo las soldaduras con macarrón termo retráctil y todo el conjunto con cinta térmica.
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FIG. 85.- Proceso de instalación de cables piezoeléctricos enterrados en un vial del Campus Sur-UPM En la FIG. 86 se presenta un resumen gráfico de una sesión de toma de medidas con los cables instalados en el vial. La alimentación del osciloscopio se obtuvo de un equipo inversor conectado a la batería del vehículo que se aprecia en la fotografía.
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FIG. 86.- Toma de medidas en la instalación del Campus Sur
Se instalaron dos grupos de cinco cables en cada uno, en las siguientes configuraciones. a. Cables abiertos (marcados A1 ... A5)
b. Cables cerrados (marcados C1 ... C5)
En el primer caso (a), los cables están dispuestos sobre una superficie rígida plana. En el segundo caso (b), la superficie plana se dispuso también sobre la superficie superior, a modo de “sándwich”. El efecto de amplificación mecánica de la cubierta superior en el grupo denominado como cables cerrados resulta de interés para estudiar su efecto sobre su capacidad de generar energía eléctrica en comparación con el grupo de cables que no la tienen, denominado como abiertos. Los resultados de diferentes días en los que se realizaron medidas ofrecieron una gran disparidad entre cables del mismo grupo y una degradación progresiva, tal que al cabo de un mes de ensayos se decidió abandonar estas medidas. Se apreció igualmente que la humedad ocasionada en días de lluvia empeoraba considerablemente los resultados obtenidos al filtrarse agua a la caja de registro. En las figuras FIG. 87 a FIG. 91 se presenta a modo de resumen una selección de las medidas realizadas.
El osciloscopio empleado en las medidas dispone de 4 canales, así de los 5 cables instalados por cada grupo (abiertos y cerrados) se presentan 4 medidas simultáneas en cada pantalla.
En la FIG. 87 se presenta la respuesta al paso de un automóvil con batalla (distancia entre los ejes delantero y trasero) de 2,65 m, a una velocidad calculada según el dato anterior y el registro mostrado de 50 km/h sobre el conjunto de cables abiertos A1,A2,A3 y A5. En la figura se aprecia la disparidad de medida de amplitud entre los diferentes cables, siendo el mayor registro cercano a 1 V pico a pico en el cable A1 al paso del eje delantero. En la FIG. 88 se presenta un registro correspondiente al mismo vehículo con el grupo de cables cerrados, aquí el mejor registro se presenta en el cable C1 con una amplitud cercana a 4,5 V pico a pico. En el cable C2 se aprecia también mayor amplitud que en el A2, pero no se obtiene el mismo factor de amplificación. Con los cables C3 y C5 no se pueden inferir relaciones con los homólogos A3 y A5 dado que han recogido amplitudes similares o incluso algo menores.
92 FIG. 87.- Grupo de cables abiertos: A1 (canal 1), A2 (canal 2), A3 (canal 3) y A5 (canal 4). Respuestas al
paso de vehículo automóvil
FIG. 88.- Grupo de cables cerrados: C1, C2, C3 y C5. Respuestas al paso de vehículo automóvil
FIG. 89.- Grupo de cables abiertos: A1, A2, A3 y A5. Respuestas al paso de un autobús de la EMT
FIG. 90.- Grupo de cables cerrados: C1, C2, C3 y C5. Respuestas al paso de un autobús de la EMT
FIG. 91.- Grupo de cables cerrados: C1 (canal 1) y C2 (canal 2) y abiertos: A1 (canal 3) y A5 (canal 4). Respuestas al paso de vehículo automóvil
En las figuras FIG. 89 y FIG. 90, se presentan las capturas al paso de un vehículo pesado, en este caso un autobús de la EMT. El mayor registro en el grupo de cables abierto obtiene alrededor de 2,7 V pico a pico (en A1) y en el grupo de cables cerrados se alcanza una lectura de prácticamente 10 V pico a pico (en C2).
La FIG. 91 presenta el pobre resultado de medida en dos cables tanto del grupo cerrados como abiertos transcurrido un mes de tiempo.
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