Control avanzado de las densidades de compactación.
- Control y visualización en tiempo real del proceso de compactación (distribución de pasadas y respuesta de la capa) y registro de estado final
- Control de estado de huecos (densidad) de toda la superficie de la capa terminada con ensayos no destructivos
Control avanzado del proceso de compactación (la Compactación Inteligente)
Una mezcla extendida con una buena uniformidad de
temperatura, sin segregaciones térmicas, necesita, finalmente, ser compactada
con el procedimiento adecuado y de modo uniforme.
Una vez seleccionado el plan de compactación adecuado en el
tramo de prueba, es necesario que el trabajo de los compactadores siga
fielmente dicho plan, en cuando a número de pasadas y rango de temperatura en
que deben aplicarse.
No obstante, es muy difícil que
el plan se pueda mantener de modo perfecto, aún con gran atención de los
operadores de los compactadores a pesar de lo monótono de su trabajo, pues no
tienen referencias claras del número de pasadas dadas ni de la temperatura real
que tiene la capa en las distintas zonas debido al enfriamiento.
El resultado suele ser una distribución heterogénea del número de pasadas. Así lo confirmó, por ejemplo, un estudio holandés [RF 1], en el que se instrumentó con GPS a los compactadores para registrar la distribución de pasadas en la capa, resultando que uniformidad era muy deficiente, con zonas con zonas con exceso de pasadas respecto a las programadas, mientras que en otras se registraba un déficit acusado. (Fig 1).
El resultado suele ser una distribución heterogénea del número de pasadas. Así lo confirmó, por ejemplo, un estudio holandés [RF 1], en el que se instrumentó con GPS a los compactadores para registrar la distribución de pasadas en la capa, resultando que uniformidad era muy deficiente, con zonas con zonas con exceso de pasadas respecto a las programadas, mientras que en otras se registraba un déficit acusado. (Fig 1).
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| Fig 1 [Rf.1] |
Ello origina ineficiencias en el empleo de los equipos, con
sobrecostes y falta de uniformidad en los resultados de densidades, con
generación de áreas por debajo del valor requerido.
La solución llegó con la Compactación Inteligente, que concebida como sistema de ayuda al operador y de mejora y optimización del empleo de equipos y garantía de uniformidad de las densidades, es un control de calidad avanzado en el que el registro y referenciación GPS, de las pasadas del compactador, de la temperatura superficial de la capa y de la respuesta de ésta ante la acción del compactador (correlacionable con la densidad), permiten la monitorización, en tiempo real de todo el proceso. Fig 3
El resultado es una mejora en la uniformidad de las densidades de la capa y mejor ajuste de las mismas al valor requerido y de la eficiencia general del proceso y sus costes. En la Fig 4.
Su aplicación es el mejor complemento a una uniformidad previa de temperaturas lograda con la implantación del control térmico de la mezcla a salida de regla.
Asimismo, el registro de los datos de pasadas o respuesta de la capa (última pasada) al estar georeferenciados pueden ser superpuestos con el de registro térmico descrito en el apartado anterior y constituyen en sí mismos, un registro de calidad del proceso de compactación que abarca toda la superficie de la capa (Fig 5)
La solución llegó con la Compactación Inteligente, que concebida como sistema de ayuda al operador y de mejora y optimización del empleo de equipos y garantía de uniformidad de las densidades, es un control de calidad avanzado en el que el registro y referenciación GPS, de las pasadas del compactador, de la temperatura superficial de la capa y de la respuesta de ésta ante la acción del compactador (correlacionable con la densidad), permiten la monitorización, en tiempo real de todo el proceso. Fig 3
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| Fig 3 Equipo con Compactación Inteligente |
El resultado es una mejora en la uniformidad de las densidades de la capa y mejor ajuste de las mismas al valor requerido y de la eficiencia general del proceso y sus costes. En la Fig 4.
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| Fig 4 [RF 1] |
Su aplicación es el mejor complemento a una uniformidad previa de temperaturas lograda con la implantación del control térmico de la mezcla a salida de regla.
Asimismo, el registro de los datos de pasadas o respuesta de la capa (última pasada) al estar georeferenciados pueden ser superpuestos con el de registro térmico descrito en el apartado anterior y constituyen en sí mismos, un registro de calidad del proceso de compactación que abarca toda la superficie de la capa (Fig 5)
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| Fig 5 |
Control de densidades de
toda la capa terminada
La auscultación térmica
indicaría siempre zonas de riesgo potencial, pero faltando aún las operaciones
de compactación el resultado final de la capa no tiene porque corresponderse,
pudiendo producirse segregaciones en huecos o no. De ahí la utilidad del
chequeo a capa terminada de la identificación de contenido de huecos, aunque
buscando un sistema que sea capaz de analizar la totalidad de la capa de un
modo viable, con ensayos no destructivos.
En Suecia se trató de obtener un registro de densidades de
toda la capa construida, mediante una auscultación continua con un dispositivo capaz
de analizar el ancho de un carril con tres sensores rodantes de contacto basados
en isótopos radioactivos. Este equipo, denominado DOR (Density One Run), ofrece una buena correlación con las densidades
reales, aunque al trabajar a muy baja velocidad (0.9 km/h), en caso de vías
abiertas a la circulación, obliga a un corte del carril en auscultación. Asimismo,
es sensible a cambios de textura en la superficie y no es aplicable con el
pavimento mojado o húmedo (Fig 6)
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| Fig 6- DOR |
Se han realizado múltiples estudios de equipos de alto
rendimiento capaces de auscultar la capa mediante ensayos no destructivos,
reduciendo los testigos a solo pocas muestras para su calibración.
Uno de los más interesantes es el Georadar (Ground Penetration Radar, GPR). En Finlandia se iniciaron los estudios de esta aplicación en 1993 (y en Texas en el 94), que finalizaron con aplicación sistemática del georadar por la administración de carreteras finlandesa, para la determinación de las densidades de las capas en las carreteras ya abiertas al tráfico, dónde priman la mínima interferencia con el tráfico, con especificaciones de empleo desde 2004.
Uno de los más interesantes es el Georadar (Ground Penetration Radar, GPR). En Finlandia se iniciaron los estudios de esta aplicación en 1993 (y en Texas en el 94), que finalizaron con aplicación sistemática del georadar por la administración de carreteras finlandesa, para la determinación de las densidades de las capas en las carreteras ya abiertas al tráfico, dónde priman la mínima interferencia con el tráfico, con especificaciones de empleo desde 2004.
El georadar emite con una antena ondas electromagnéticas,
capturando la energía reflejada de esas emisiones. Al proyectarlas sobre un
pavimento, la energía procedente de la superficie de la capa puede ser
procesada con cierta facilidad para determinar la constante dieléctrica de la
capa superficial.
Se usa la técnica de reflexión superficial, y el espesor medido depende de la frecuencia, aunque la profundidad para la aplicación en determinación de huecos no supera los 3 cms. Su aplicación en determinación de los huecos de la capa, se basa en la gran sensibilidad del valor de la constante dieléctrica de la capa a variaciones en el contenido de huecos de aire. Con capas homogéneas, sin segregación de composición esa constante es muy uniforme y presenta muy buena correlación con el contenido de huecos y, por tanto, la densidad. Por ello, su rango de validez depende de la constancia de la formulación siendo distinta para cada tipo de mezcla y se precisa una calibración del equipo para cada una de ellas, lo que requiere unas determinaciones con testigos, como se muestra en la Fig. 7.
Se usa la técnica de reflexión superficial, y el espesor medido depende de la frecuencia, aunque la profundidad para la aplicación en determinación de huecos no supera los 3 cms. Su aplicación en determinación de los huecos de la capa, se basa en la gran sensibilidad del valor de la constante dieléctrica de la capa a variaciones en el contenido de huecos de aire. Con capas homogéneas, sin segregación de composición esa constante es muy uniforme y presenta muy buena correlación con el contenido de huecos y, por tanto, la densidad. Por ello, su rango de validez depende de la constancia de la formulación siendo distinta para cada tipo de mezcla y se precisa una calibración del equipo para cada una de ellas, lo que requiere unas determinaciones con testigos, como se muestra en la Fig. 7.
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| Fig. 7 Calibración de medidas de georadar |
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| Fig 8- Resultados de auscultacion con georadar |
La publicación el SHRP2 [RF. 2], indica que en las zonas en
que se detectan segregaciones térmicas y el georadar indica problemas, se puede
anticipar que habrá fallo prematuro.
Integración
de datos georeferenciados. GIS para explotación
La georeferenciación de los datos registrados en estos tres sistemas
de control de calidad dela capa construída, permite relacionarlos con otros
registros, también georeferenciados, de auscultación de la misma, como son los
de regularidad superficial (IRI) o de macrotextura.
Asimismo, permiten una fácil integración en el sistema de
gestión de firmes, de modo que se puede hacer el seguimiento del comportamiento
en servicio siempre en relación con los parámetros de ejecución de las capas
del mismo. Ello posibilita, el poder identificar, de un modo más inequívoco,
las causas de un comportamiento deficiente respecto al previsto, introducir en sucesivas actuaciones aspectos
de mejora del mismo. (Fig 9)
La tendencia creciente hacia estos sistemas de
control de calidad, hace previsible su progresiva implantación e incorporación
a las especificaciones de control, y recepción de las capas de mezclas
bituminosas
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| Fig 9 |
Bibliografía y referencias
- AsphaltOpen–an interactive visualization tool for asphalt concrete paving operations- University of Twente- S.R. Miller et alt.
- Using Infrared and High-Speed Ground-Penetrating Radar for Uniformity Measurements on New HMA Layers- SHRP2- 2013 [S2-R06C-RR-1]
- ¿Se ha quedado obsoleto el control de calidad de puesta en obra de mezclas asfálticas en caliente?.
- ¿Se ha quedado obsoleto el control de calidad de puesta en obra de mezclas asfálticas en caliente?. Parte 2: Nuevas tendencias
- ¿Se ha quedado obsoleto el control de calidad de puesta en obra de mezclas asfálticas en caliente?. Parte 3: Compactación
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