Un aditivo de cemento piezorresistivo que convierte el concreto mismo en sensor. Datos de deformación, grietas y corrosión en tiempo real a través de la varilla existente, desde la colocación y durante décadas de servicio.
Smart Cement es una tecnología de cemento piezorresistivo, un aditivo propio de fibras conductivas con química de surfactantes diseñada, que convierte la matriz de concreto misma en un sensor estructural. El acero de refuerzo existente actúa como sondas eléctricas para leer los cambios de resistividad que señalan deformación, microgrietas, corrosión y durabilidad a largo plazo durante toda la vida útil operativa de la estructura.
La mayoría del monitoreo de concreto mide el concreto desde afuera: una sonda embebida, un cable, un sensor inalámbrico. Smart Cement invierte ese enfoque. Un aditivo propio que combina fibras conductivas con química de surfactantes diseñada se dosifica en el cemento durante la mezcla. El resultado es una matriz de cemento que es en sí misma eléctricamente sensible: piezorresistiva. La deformación cambia su resistencia. Las grietas cambian su resistencia. La corrosión del acero dentro de la matriz cambia su resistencia. Todo el colado se convierte en el sensor.
Los datos se extraen usando el acero de refuerzo existente como sondas eléctricas. La varilla de la estructura se convierte en el punto de lectura. No se requiere acero especial ni sensores adicionales en sitio. La resistividad fluye desde la matriz de cemento a través de la varilla hacia una interfaz de monitoreo que la convierte en señales de ingeniería (deformación, desarrollo de grietas, inicio de corrosión, cambios de durabilidad) durante toda la vida útil de la estructura.
El cemento común es un aislante eléctrico con una resistividad medible pero en gran medida estática. El aditivo Smart Cement dispersa fibras conductivas por la matriz, ajustadas con química de surfactantes para que las fibras permanezcan distribuidas de manera uniforme sin aglomerarse. Con las fibras en su lugar, la matriz conduce electricidad en un nivel base que depende del diseño de la mezcla y del estado de curado. Cuando la matriz experimenta deformación mecánica, cuando se forman microgrietas o cuando la corrosión altera la química del acero embebido, la red conductiva responde: la resistividad se desplaza de maneras características ligadas al mecanismo.
En una estructura de concreto reforzado, el acero ya está en todas partes. Smart Cement usa ese acero de refuerzo como el punto de lectura eléctrica. Las conexiones de sonda en ubicaciones planeadas de la varilla alimentan datos de resistividad a una interfaz de monitoreo. La geometría de la estructura más la ubicación de los pares de sondas permiten al sistema localizar en qué parte de la estructura ocurre un cambio, no solo que ocurrió un cambio.
A diferencia de un sensor embebido que vigila el curado durante unas semanas y luego queda inactivo (o deja de transmitir), Smart Cement sigue detectando mientras la estructura exista. Los datos están disponibles de forma continua: durante la colocación, durante el curado, durante la puesta en marcha y a lo largo de décadas de servicio. Eso cambia la propuesta de valor. La plataforma no se trata solo de decisiones del día del colado, sino de la salud estructural durante toda la vida.
El caso económico de Smart Cement es más fuerte donde el costo de la detección tardía es más alto. La infraestructura crítica es el ajuste natural:
Smart Cement se desarrolló en la University of Houston en una investigación dirigida por el Dr. Cumaraswamy Vipulanandan, profesor de ingeniería civil. El trabajo recibió una subvención de 2.6 millones de dólares del Departamento de Energía de EE. UU. en 2012 para desarrollar la química del cemento piezorresistivo y el enfoque de monitoreo subyacentes. En 2015, estudiantes de emprendimiento de UH evaluaron la viabilidad comercial. Sensytec se fundó en 2016 para comercializar la tecnología.
El Dr. Vipulanandan forma parte del consejo asesor de Sensytec. El director general Ody De La Paz y el director de tecnología Anudeep Maddi (Ph.D. en ingeniería civil) dirigen las operaciones diarias. La tecnología está patentada y sigue avanzando a través de la I+D continua de Sensytec en materiales avanzados, junto con la línea de productos de sensores inalámbricos.
Smart Cement y los sensores de concreto embebidos se ubican en distintas partes del mismo espectro. Son complementarios, no sustitutos.
| Sensores inalámbricos de concreto | Smart Cement | |
|---|---|---|
| Enfoque de detección | Sondas discretas embebidas en ubicaciones elegidas | Toda la matriz de cemento es piezorresistiva |
| Duración de la detección | Fase de curado (semanas a unos años) | Toda la vida útil operativa (décadas) |
| Qué captura | Temperatura, resistividad, resistencia por madurez | Deformación, grietas, corrosión, durabilidad a largo plazo |
| Lectura | Radio inalámbrica a puerta de enlace / teléfono / nube | Varilla existente como sondas eléctricas |
| Ideal para | Decisiones del día del colado, control de calidad de prefabricados, control térmico de concreto masivo | Salud estructural de por vida en infraestructura crítica |
Las dos tecnologías comparten una plataforma en la nube. SensyHub presenta lado a lado los datos de curado de los sensores inalámbricos y los datos de salud a largo plazo de Smart Cement. El mismo tablero que impulsa las decisiones de destensado de la cama de presfuerzo también da seguimiento a la integridad de un puente veinte años después.
Una tecnología de cemento piezorresistivo. Un aditivo de fibras conductivas con química de surfactantes diseñada convierte la matriz de cemento misma en un medio eléctricamente sensible a la deformación, las grietas y la corrosión. La varilla existente actúa como sondas eléctricas para la lectura.
Un sensor es un dispositivo discreto en un punto. Smart Cement convierte todo el colado en el medio sensor y lo lee a través de la varilla existente, durante toda la vida útil de la estructura.
La resistividad cambia de forma característica cuando la matriz se deforma, cuando se forman microgrietas y cuando el acero se corroe. La plataforma en la nube clasifica la señal y localiza la región afectada.
De una investigación de la University of Houston dirigida por el Dr. Cumaraswamy Vipulanandan, respaldada por una subvención de 2.6 millones de dólares del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) en 2012. Sensytec se fundó en 2016 para comercializar la tecnología.
Avance del curado, deformación mecánica, formación y propagación de grietas, corrosión del acero e indicadores de durabilidad a largo plazo, de forma continua, desde la colocación y durante décadas de servicio.
Puentes, túneles, presas, cimentaciones marinas, revestimiento de pozos de petróleo y gas, contención nuclear y otra infraestructura crítica de larga vida donde la detección tardía es costosa o insegura.
De forma complementaria. Los sensores atienden las decisiones del día del colado y de la fase de curado; Smart Cement extiende la detección a toda la vida útil operativa. La misma plataforma en la nube (SensyHub) presenta ambos.
No. El acero de refuerzo común funciona como sonda eléctrica. El aditivo se mezcla durante la dosificación como cualquier otro aditivo.
Smart Cement extiende el monitoreo de salud estructural a toda la vida útil, a través de la varilla existente, en una sola implementación de aditivo de cemento.
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