Los investigadores de Fraunhofer han desarrollado un casco con sensor de aceleración integrado para conductores de vehículos de construcción.El sensor del casco mide las vibraciones nocivas que afectan al cuerpo.El software analiza las señales de los sensores y muestra el estrés de la persona afectada.Esto permite tomar las medidas de ayuda correspondientes.Como sensor sirve una película piezoelectrónica flexible.En el stand conjunto de Fraunhofer en la feria se presentará un modelo de demostración del proyecto Flexeras.Feria de Hannover(22 al 26 de abril de 2024, Pabellón 2, Stand B24).

Las personas que conducen máquinas de construcción pesadas están expuestas casi continuamente a fuertes vibraciones.Las excavadoras, cargadoras de ruedas o topadoras generan vibraciones de baja frecuencia que viajan a través del cuerpo humano y pueden causarproblemas de saluda largo plazo, incluyendo problemas de visión o daños alcolumna vertebraly el cerebro, por ejemplo.

Investigadores del Instituto Fraunhofer de Durabilidad Estructural y Fiabilidad de Sistemas LBF en Darmstadt han desarrollado una solución en el marco del proyecto Flexeras: un casco protector con un sensor de aceleración integrado registra las vibraciones del cuerpo y las transmite a través de un transmisor a una fuente externa.ordenador, donde se analizan y visualizan.

Esto permite identificar en cualquier momento cuándo se han alcanzado los límites de estrés para la persona que se encuentra en el asiento del conductor.En consecuencia, se pueden tomar medidas para aliviar al conductor de la excavadora, como una mejor amortiguación del asiento o garantizar que los descansos se tomen en el momento adecuado.

Björn Seipel, experto en electromecánica y automatización del Fraunhofer LBF, afirma: "Las vibraciones de todo el cuerpo a las que están expuestos los conductores de máquinas de construcción alcanzan en promedio valores de aceleración de 0,2 m/s² a 1,5 m/s²; los valores máximos pueden serconsiderablemente más alto. Nuestro sensor de casco facilita la medición delvibracióncarga en las operaciones diarias con precisión.Sobre esta base se puede mejorar considerablemente la protección de la salud."

Además del Fraunhofer LBF, también participó como socio del proyecto el Instituto Fraunhofer de Circuitos Integrados IIS de Erlangen.El sistema se presentará como un casco.modelo de demostraciónen la Hannover Messe 2024 (del 22 al 26 de abril de 2024) en el stand conjunto de Fraunhofer (pabellón 2, stand B24).

Película piezoelectrónica como sensor de aceleración.

El núcleo de esta tecnología es un transductor piezoelectreto en forma de una discreta película de polipropileno flexible que sirve como sensor.La película está integrada en el interior del casco, en la parte superior de la cabeza, mediante una correa de sujeción.Las vibraciones que emanan del vehículo de construcción y viajan a través de la carrocería golpean la película como fuerzas de aceleración y la deforman.

El grado de deformación determina la tensión de la película piezoelectreta, que se transmite como señal al módulo electrónico.En el módulo electrónico las señales se procesan, se transfieren a una unidad transmisora ​​fijada al cuerpo y se envían a un ordenador mediante una conexión inalámbrica.El software instalado allí registra las señales y muestra en tiempo real las vibraciones de rangos de frecuencia seleccionados.

"Las frecuencias entre 4 y 6 Hz son peligrosas, por ejemplo, para la columna vertebral, y en el rango entre 20 y 30 Hz, la cabeza y los ojos corren especial riesgo. El software se puede configurar de modo que emita una advertencia cuando se superen ciertos límitespor ejemplo", explica el experto del Fraunhofer Denis Becker, del departamento de análisis experimental y electromecánica.

Para analizar los datos, los expertos del Fraunhofer IIS aportaron su experiencia en el campo del análisis de datos para sistemas de sensores médicos.El análisis de los datos también permite a los expertos de Fraunhofer determinar en cuál de los rangos de frecuencia relevantes las vibraciones son especialmente fuertes y crear una especie de perfil de vibración para cada vehículo de construcción.

Ensayos de vibraciones en el diseño de vehículos de nueva construcción

La nueva tecnología Fraunhofer crea la base para proteger eficazmente a las personas que trabajan con excavadoras, tractores u otras máquinas de construcción.Por ejemplo, los asientos pueden equiparse con elementos de amortiguación adicionales, o se puede recordar a los conductores que se tomen un descanso cuando el software detecta que se ha alcanzado un límite de estrés.En el futuro, la unidad receptora y el software también podrían integrarse en la electrónica de a bordo de los vehículos de construcción.

"Cuando se desarrollan vehículos de nueva construcción, esta tecnología ayuda a medir el nivel de vibraciones y luego a reducirlas mediante medidas específicas, incluso en los primeros prototipos", añade Becker.

Fraunhofer LBF aporta con Flexeras su experiencia de muchos años en el ámbito de los sistemas de transductores.Los expertos desarrollan, entre otras cosas, conceptos e ideas para trasladar los sistemas de transductores existentes, como por ejemplo las películas piezoelectretas, a nuevas aplicaciones.

Ayuda para empresarios y asociaciones de responsabilidad empresarial

La industria está muy interesada en esta tecnología de Fraunhofer.Después de todo, los empleados que se enferman después de trabajar demasiado tiempo en unaconstrucciónvehículo no sólo suponen un problema para los empresarios en lo que respecta a su deber de diligencia, sino también a sus costes.El sensor del casco ayuda a las asociaciones médicas y a las asociaciones de responsabilidad empresarial con una evaluación diferenciada y basada en datos del estrés real de los trabajadores.Son posibles otras aplicaciones.

"Nuestra tecnología es generalmente adecuada para personas de todos los grupos profesionales que frecuentemente están expuestas a altas cargas biomecánicas", explica Seipel.