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Monitoreo durabilidad un pórtico de madera
Institute of Timber Engineering and Wood Technology (LIGNUM), Graz University of Technology
March 27, 2026
Los pórticos de señalización “verdes” en las autopistas son el concepto de un proyecto conjunto de investigación y empresas austriacas para reducir la huella de carbono. En el Proyecto Green Gantry, ahora se prueba la estructura de madera combinada, metal y materiales adhesivos, expuesta al viento y a la intemperie, para garantizar su resistencia y durabilidad. Dewesoft ayudó a medir las deformaciones y las fuerzas resultantes dentro de la estructura.
Todo el mundo conoce los pórticos grises de la autopista. Los pórticos, generalmente de acero, llevan carteles, pantallas, cámaras o sensores. Kapsch TrafficCom y el Instituto de Ingeniería y Tecnología de la Madera de la Universidad Tecnológica de Graz han desarrollado un "Pórtico Verde" hecho de madera para reducir la huella de carbono de estos pórticos.
Centro de pruebas de Lignum (LTC)
Kapsch TrafficCom acoge el proyecto y se encarga del equipamiento técnico en general. Financiado por Waldfonds, una iniciativa del Ministerio Federal de Agricultura, Silvicultura, Regiones y Gestión del Agua de Austria, el proyecto tiene una duración de tres años. Es parte del programa "Think.Wood" de la iniciativa Austrian Wood, incluidos los socios de investigación:
El Instituto de Ingeniería y Tecnología de la Madera (LIGNUM, Universidad Tecnológica de Graz),
El grupo HASSLACHER Group, y
Denkstatt GmbH.
El Centro de pruebas Lignum (LTC) de la Universidad Tecnológica de Graz se encargó de equipar el prototipo de madera con sensores e instalar un sistema de monitorización Dewesoft.
Materiales Interacción a largo plazo
Dentro del proyecto de investigación, dos grandes temas científicos son de interés:
Fatiga del material: el viento y el tráfico inducen cargas dinámicas en la estructura. En cuanto a la ingeniería de la madera, existe un vacío de conocimiento en el campo de la fatiga de materiales, especialmente en lo que respecta a las conexiones.
Estreses inducidos por la humedad: La humedad puede causar tensiones en la madera a través del hinchamiento y la contracción. Estas tensiones se vuelven más pronunciadas cuando los sujetadores metálicos restringen la deformación. En casos extremos, las tensiones resultantes provocan grietas en la madera y, potencialmente, incluso pueden provocar la fluencia de la fijación metálica.
Configuración de monitoreo
Fue necesario un seguimiento a largo plazo para subrayar el modelado teórico dentro del proyecto de investigación con datos adecuados. Para ello, la Universidad Técnica de Graz necesitaba equipos de adquisición de datos:
SIRIUSi-HD-16xSTGS - módulo de adquisición de datos universal con interfaz USB y terminaciones internas de cuarto/medio puente para medir galgas extensométricas
2 x DEWE-43A - módulo universal de adquisición de datos con interfaz USB, la Universidad Técnica de Graz hizo realizar las terminaciones del puente externamente
Cables de sincronización: para garantizar que todos los módulos funcionen con el mismo reloj - Obtenga más información sobre la sincronización aquí.
DewesoftX software - paquete de software de medición y análisis incluido con el hardware; las actualizaciones de software son gratuitas
las opciones de almacenamiento con triggers fueron benéficas para este proyecto
TU Graz estuvo en el proyecto desde el principio. Ya en producción, el equipo dividió la viga de madera en tres partes para incrustar los sensores a tres profundidades diferentes de la superficie: 60, 120 y 240 mm. Después de la aplicación del sensor, las piezas se pegaron en bloque a la sección transversal final.
El equipo montó la mayoría de los sensores dentro de la sección transversal de la viga, principalmente en la esquina del marco y algunos en una de las columnas, lo que dio como resultado longitudes de cable de alrededor de 5 a 10 metros por sensor. Para un enrutamiento adecuado de los cables, fresaron ranuras en la madera. Las galgas extensométricas fueron selladas con una goma específica para protegerlas contra la humedad. Se montaron once sensores de humedad en las tres profundidades diferentes mencionadas anteriormente para medir el contenido de humedad de la madera.
Para controlar las fuerzas dentro de la estructura, por razones de exactitud, los ingenieros prefirieron medir en las piezas de acero porque la rigidez de la madera se dispersa demasiado. Por tanto, hubo que instrumentar los tornillos y las varillas roscadas.
Primero, el equipo perforó un agujero de 2 mm de diámetro en el acero de alta resistencia. Luego, se montaron las galgas extensométricas de medio puente conectadas por el método de 5 hilos y pegadas en su interior con pegamento epoxi de dos componentes. Además, soldó por puntos una arandela que sujeta el conector eléctrico encima de los tornillos, con cuidado porque una temperatura demasiado alta durante más tiempo hace que los tornillos pierdan fuerza.
El equipo calibró la señal de salida para medir valores de hasta 20 kN para los tornillos y 80 kN para las varillas roscadas.
El Sr. David Glasner comenta sobre el proceso: “Aunque soy un ingeniero civil, durante el trabajo me sentí más bien como un electricista”.
Un paso crítico en la fabricación de la construcción fue el pegado de bloques: el equipo añadió el adhesivo, unió las dos mitades exactamente una sobre otra y todo fue a la gran prensa de unión de bloques. Por suerte, todos los sensores seguían funcionando después.
Para medir la temperatura exterior, la humedad del aire y la velocidad del viento, los ingenieros decidieron utilizar una estación meteorológica. Proporciona salida en serie, que el complemento Dewesoft SerialCOM puede decodificar, por lo que todos los datos se miden sincrónicamente mediante el software DewesoftX; consulte el manual de DewesoftX.
El sistema de adquisición de datos tiene 32 canales y contiene un dispositivo de medición SIRIUSi-HD-16xSTGS y dos DEWE-43. Los dispositivos se conectan a una computadora con una fuente de alimentación independiente y una conexión de red para monitoreo remoto, todo instalado y encajado dentro de un gabinete de control.
Conclusión
La tasa de muestreo necesaria es baja para un seguimiento a largo plazo. Sin embargo, TU Graz utiliza la función de "almacenamiento lento", almacenando valores mínimo, máximo, promedio y RMS para reducir aún más el tamaño del archivo de datos. Todos los días, el sistema crea automáticamente un nuevo archivo para facilitar la trazabilidad.
El DI David Glasner, asistente del Instituto, está satisfecho con el sistema de medición. Al Sr. Glasner también le gustaron los conectores DSUB9 de los módulos de medición para las entradas analógicas, que son mucho más fáciles de soldar que otros.
Con el SIRIUS de 16 canales añade una observación práctica: "Los usuarios deben prestar atención al uso de la variante delgada de la carcasa DSUB9 si preparan sus cables con antelación". Sin embargo, todavía está contento con el formato compacto del módulo de medición.
Su principal preocupación eran los sensores integrados: ¿funcionarían los tornillos y varillas instrumentados como se esperaba? Por suerte lo hicieron.
Al aplicar un sistema de monitoreo, TU Graz garantiza la funcionalidad del pórtico y puede utilizar los datos para validar sus modelos de ingeniería. Ya ha pasado el primer año. Las mediciones muestran que el pórtico "verde" está bien. Inesperadamente, los ingenieros observaron un ligero secado del núcleo interior, lo que atribuyen a la protección constructiva de la madera.
