Diseño,Desarrollo Y Aplicación De Nanosensor Tensometrico En Pavimentos Flexibles Con Instrumentación De Alta Presicion Y Monitoreo De La Carga Vial.

Diseño,Desarrollo y Aplicación de nanosensor tensometrico en pavimentos flexibles con Instrumentación de alta presicion y Monitoreo de la carga vial.

Propuesta de Investigación

Juliana Castellanos

Ingeniería Mecatrónica Grupo Control y Mecatrónica GICYM / Semillero de Instrumentación & Control

Facultad Físicomecanicas

jcastellanos88@unab.edu.co

Universidad Autónoma de Bucaramanga

RESUMEN

El presente trabajo contempla la investigación y desarrollo de una nueva metodología basada en sistemas nanotecnológicos por medio de control en nano sensor y nano actuadores en pavimentos flexibles para el monitoreo de la carga vial con la finalidad de controlar el comportamiento de los pavimentos ante cargas de vehículos livianos, pesado y comercial usando nano sensor diseñados exclusivamente para almacenar datos de presión.

ABSTRACT

This work includes research and development of a new methodology based on Nano technological systems through control Nano sensor and actuators in flexible pavements for road load monitoring in order to control the behavior of pavements to vehicle loads light, heavy and commercial using Nano sensor designed exclusively for data storage pressure.

Palabras Clave

Nano sensor, nano actuador, deformación, instrumentación de pavimentos

1. OBJETIVOS

1.- Diseñar y desarrollar sistemas de control inteligente del tráfico vehicular dotado de instrumentación de alta precisión para el monitoreo y control de parámetros asociados al comportamiento de carreteras de la malla vial de Colombia

2.- Desarrollar y diseñar los sistemas de control y monitoreo necesarios para la medición, transformación, almacenamiento y extracción de datos para parámetros identificados.

3.- Realiza la modelación y simulación en tiempo real basadas en sistemas nanotecnológicos en Ingeniería y aplica herramientas de diseño e implementación con métodos de diseño Top Down en el sistema arriba mencionado

4.- Implementa en sistemas en tiempo real con el uso de modelos NEMS con herramientas de COMSOL, soportes de MATLAB nano sensor tenso métrico en Sistema Respiratorio

2. METODOLOGIA DE INVESTIGACION PROPUESTA

Figura 1.Malla vial

Figura 2.vias

Figura 3.deformacion en pavimento

La Investigación de sistemas expertos para pavimentos es de gran utilidad para los centros de monitoreo en tiempo real y control de vías porque permite establecer las condiciones de su funcionamiento.

La zona fuzzy es la encargada de almacenar los datos de los grupos que controlan las variables definidas del pavimento. La definición de reglas hace referencia a la comparación por medio de un bloque MIMO (múltiples entras múltiples salidas) debido a

que se usan varias entradas, es decir varios sensores.

Figura 4. Sistema fuzzy integrado

SISTEMA FUZZY POS.MEDIUM-FULL Membershing Function: SET POINT 7

Figura 5. Sistema fuzzy nano control

NEG. MEDIUM - SMALL Membershing Function: 1

SET POINT 2

Figura6. Sistema fuzzy nano control

3. REFERENTE TEORICO

FUNDAMENTO FÍSICO

Se basa en el efecto piezo-resistivo según el cual , su resistividad varía en función de la deformación mecánica.

Si se considera un hilo metálico de longitud l, sección A y resistividad ρ, su resistencia eléctrica R es:

Si se le somete a un esfuerzo en dirección longitudinal, cada una de las tres magnitudes que intervienen en el valor de R experimenta un cambio y, por lo tanto, R también cambia de la forma:

El cambio de longitud que resulta de aplicar una fuerza F a una pieza unidimensional, siempre y cuando no se entre en la zona de fluencia , viene dado por la ley de Hooke:

Los cambios de resistencia que se producen en un tenso elemento son muy pequeños y no cualquier circuito es capaz de procesarlos para producir una señal eléctrica

Figura 7. circuito sensor tensometrico

4. SENSOR

Figura 8. Sensor

Su principio de funcionamiento se basa en el efecto piezorresistivo de metales y semiconductores, según el cual, su resistividad varía en función de la deformación a la que están sometidos, el material de que esta hecho y el diseño adoptado.

Figura 9. Sensor escalas de presion

4.1 DIMENSIONAMIENTO

El incremento o disminución en el área de la superficie aumenta o disminuye notoriamente la actividad química.

Los efectos mecánicos cuánticos predominan; es necesario que las partículas tengan dimensiones comparables a la longitud de onda de los electrones dentro del material.

Las propiedades magnéticas se incrementan con la disminución en el tamaño de grano y un aumento en la área de superficie específica de los granos

Reducción del tamaño de grano → resistencia a la fatiga aumenta alrededor 200-300%

Tabla1. Scaling down

4.2 MODELO DEL SENSOR TENSOMETRICO BASADO EN EL MÉTODO PIEZO RESISTIVO.

Los materiales para la fabricación son diversos

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