COMPACTACION INTELIGENTE

COMPACTACION INTELIGENTEDiana Patricia Aponte LozanoDiana Marcela GuerreroGuillermo BayonaOscar Rodolfo Florido TrianaLuis Alejandro Velandia

DEFINICIONEl sistema Compactacin Inteligente (IC) es una tecnologa innovadora de medicin y control que integra sensores y una nueva interfaz equipo-operador a los rodillos. Los sensores permiten determinar la fuerza que se aplica sobre las capas del pavimento y su respectiva deflexin con lo cual se puede determinar el mdulo de elasticidad del suelo de manera aproximada denominado Evib (en Mpa) o Mdulo de Deformacin considerando que las deformaciones en el suelo son pequeas para considerarlos dentro del rango elstico, al conjunto de sensores se le denomina Terrmetro (Bomag, 2011) [10]. El mdulo de elasticidad puede entonces correlacionarse de manera emprica para obtener otros parmetros importantes del suelo como el CBR y el Grado de Compactacin. Barman et al (2015) [11] obtuvieron un grado de correlacin alto (R2 = 0.73) entre el grado de compactacin en capas de sub base y el Mdulo de Elasticidad obtenido aplicando el sistema IC. Pero, los resultados en cuanto a correlacin con el CBR no han sido satisfactorios (Hossain et al, 2006) [12]. Los parmetros mencionados se integran con sensores GPS para la ubicacin en tiempo real y muestran al operador las zonas con bajo nivel de compactacin a travs de una red instalada en el equipo que incluye una pantalla y una impresora (interfaz equipo-operador). De esta manera se puede evitar reducir la carga de trabajo y re-trabajos adems de obtener datos para disear la combinacin ms eficiente de variables que definen del mecanismo de compactacin (velocidad del rodillo, amplitud y frecuencia del tambor). METODOLOGIASe utiliza rodillos vibratorios modernos equipados con un sistema de medicin integrado como:Sistema de Posicionamiento Global (GPS)Los acelermetrosSistema integrados de recopilacin datosProducen informes a bordo del equipo y control de retroalimentacin.Mediante la integracin de los sistemas de medicin, documentacin y control, el uso de rodillos con IC permite correcciones en el proceso de compactacin a tiempo real.

METODOLOGIALos rodillos con IC mantienen un registro continuo mediante un mapa con cdigos de color que incluyen el nmero de pasadas del rodillo, las mediciones de los valores de rigidez del material, las mediciones de temperatura (para aplicaciones bituminosas), frecuencia del rodillo, amplitud y la velocidad del tambor del rodillo.El logro de estas densidades de manera coherente y uniforme es extremadamente importante.Los procesos actuales que utilizan mquinas convencionales de compactacin pueden dar lugar a densidades de material insuficiente y/o no uniforme, que puede ser uno de los principales factores que dan lugar a un fallo prematuro.La Compactacin Inteligente ayuda a superar esta situacin.

METODOLOGIAEstimacin de parmetros del mecanismo de Vibrocompactacin La eficiencia del mecanismo de vibrocompactacin depende de 3 parmetros: amplitud de vibracin, frecuencia circular de giro y velocidad del rodillo. La estimacin de los valores ms apropiados se determina en funcin del valor de Evib y la posibilidad de aparicin de ondulaciones en el acabado lo cual est directamente relacionado con la separacin de los contactos del tambor en el suelo al momento de compactar. El diagrama siguiente muestra la combinacin por pares necesaria para la estimacin de los parmetros mencionados.

METODOLOGIALa figura muestra que la amplitud y frecuencia deben calibrarse segn el valor de Evib obtenido. Por ejemplo, si existe una zona con bajo mdulo de deformacin, entonces en esa zona debe aumentarse la frecuencia de vibracin y disminuir la amplitud con la que se estaba trabajando a efectos de obtener mejores resultados. Cabe indicar, que en suelos granulares el mecanismo vibracin ha dado buenos resultados, mayores frecuencias de vibracin generarn mayor densificacin en el material. Pero, existe un lmite luego del cual los ridos que conforman la capa granular llegarn a la fatiga y eventualmente se rompern. Posteriormente, la velocidad se verificar con el fin de evitar ondulaciones en el acabado. Esto puede ilustrarse de la manera siguiente: si se baja la frecuencia, el nmero de impactos del tambor del rodillo con el suelo ser menor y por consiguiente la distancia entre cada impacto aumentar. Se debe asegurar que este nuevo valor no sea mayor que el 30% del espesor de la capa siendo compactada. BENEFICIOS DE LA COMPACTACININTELIGENTE (IC)Los beneficios de la compactacin inteligente son:Grabacin continua de los valores de la rigidez del material, cobertura y la temperaturaMejora de densidades uniformes y consistentesIdentificacin de reas no compactadas Aumento de la productividad en trminos de cundo y dnde aplicar el esfuerzo de compactacinEliminacin de la sobre y baja compactacinFomenta las mejores prcticas de compactacin de rodillosLA UNIFORMIDAD EN LADENSIDADEl potencial de la tecnologa de la Compactacin Inteligente para mejorar la densidad in situ de los materiales de construccin, est bien documentada en proyectos en Europa, Asia y Estados Unidos.La mejora ms importante se encuentra e n u n a disminucin significativa de la variabilidad de la densidad medida en los pavimentos.Los procesos de compactacin que producenAlta y uniforme densidadOfrecen al usuario de las carreteras un mejor rendimiento en su inversin capitalAumenta la vida til de servicioReduce los costos de mantenimiento en el ciclo de vida

REGISTRO CONTNUO DE VALORESDE RIGIDEZ DE MATERIALESLa capacidad de medir continuamente la rigidez durante el proceso de compactacin permite determinar la compactacin ptima durante todo el proyecto que a su vez proporciona una manera nica para garantizar la cobertura completa del rea del proyecto.Adems otra ventaja es la identificacin, en tiempo real, de las reas dbiles que necesitan ser corregidas o re-compactadas para evitar problemas en el rendimiento del pavimento en el futuro.IDENTIFICACIN DE REAS NOCOMPACTADASAl comparar los resultados de las pasadas subsiguientes de los rodillos, una evaluacin puede llevarse a cabo para determinar si el apoyo de los materiales subyacentes es adecuado para permitir la compactacin del material nuevo.

La capacidad de detectar los proyectos o partes de proyectos que no permitirn el apoyo suficiente en forma no subjetiva es una herramienta innovadora e importante para el personal del proyecto.

Utilizando esta tecnologa, el personal del proyecto puede tomar una decisin racional sobre el curso de accin adecuado para enfrentar este problema.

La decisin puede ser: retirar y sustituir los materiales subyacentes, estabilizar y recompactar los materiales subyacentes o modificar los requisitos de compactacin para el material que est siendo utilizado.TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINControl de compactacin Cat para compactadores de suelosLos compactadores de suelos Cat incorporan un sistema de medicin mejorado denominado control de compactacin Cat, que proporciona informacin sobre la compactacin que elimina las conjeturas y permite al operador pasar a la siguiente tarea con rapidez y confianza. Hay disponibles como opcin dos tecnologas de medicin de la compactacin diferentes: CMV (Compaction Meter Value) o MDP (Machine Drive Power).Sistema incorporado de serie que mide la compactacin y proporciona datos en tiempo real a travs de la pantalla de visualizacin de la consola.Puede mejorarse incorporando una antena de cartografiado SBAS GNSS y una unidad de visualizacin especfica que permite al operador supervisar visualmente los resultados, asignarlos a ubicaciones y guardar los datos.Hay disponible tambin una funcin de cartografa RTK GNSS que proporciona una precisin superior a SBAS.TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINQu es MDP?MDP (Machine Drive Power) o fuerza motriz de la mquina es una nueva e innovadora tecnologa de medicin de compactacin de tierra que ayuda a los operadores a determinar cundo cumple con las especificaciones la resistencia de capacidad de carga de la tierra que estn compactando, lo cual les permite proseguir con la siguiente rea.

Por qu ES MEJOR?MDP es menos variable que otras tecnologas de medicin de compactacin de tierra porque es una forma ms directa de evaluar la resistencia de capacidad de carga, proporcionando confianza en que los materiales soportarn la carga. MDP mide lo que realmente importa, hacindolo ms relevante y til en la obra. MDP mide a una profundidad que se acerca ms al espesor de una capa tpica, lo cual significa que est usted midiendo el material que est compactando.MDP es ms verstil, lo cual permite usarse en una ms amplia gama de aplicaciones. MDP funciona en todo tipo de tierra granular, semicohesiva y cohesivaMDP funciona en todas las configuraciones de la mquina: pata de cabra o pisn, tambor liso o kit para reponer cubierta los pisonesMDP funciona con sistema vibratorio, activado o desactivado, lo cual lo hace til en condiciones de tambor esttico

TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINCMO FUNCIONA?MDP funciona bajo el principio de resistencia de rodada o aplanada, Imagnese empujar una carretilla cargada sobre una acera de concreto y luego a lo largo de la tierra suave del jardn. Se requiere de esfuerzo mnimo para empujar la carretilla sobre el concreto, sin embargo es mucho esfuerzo el que se necesita para empujarla a lo largo de la tierra del jardn.Lo anterior se debe a que el concreto es ms rgido y tiene mayor resistencia de capacidad de carga; soporta la rueda con firmeza en lugar de que se hunda bajo su peso.MDP mide cuanta potencia se requiere que ejerza la compactadora sobre la tierra indicando as la resistencia de capacidad de carga.TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINMDP es un componente del Control de Compactacin de Cat. Es un sistema de medicin de compactacin escalable para cumplir con una amplia gama de necesidades, lo cual le permite empezar con lo bsico y agregar mayor capacidad a medida que se incrementen sus necesidades.El sistema de medicin bsico incluye la tecnologa de medicin MDP. Puede usted agregar la capacidad de mapeo con disponibilidad de dos niveles de precisin.Tambin existen soluciones de software que le ayudan a aprovechar al mximo la informacin obtenida.

TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACIN

TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINCMV (Compaction Meter Value)

Sistema opcional de medicin mediante acelermetro para suelos granulares, slo disponible para los compactadores de suelo de tambor liso.Realiza mediciones del suelo a una profundidad de entre 1,0 y 1,2 m cuando el tambor vibra, proporcionando informacin sobre el estrato presente bajo la superficie.Puede revelar la ubicacin de anomalas ocultas (objetos enterrados, rocas, bolas de arcilla) o zonas de baja compactacin.TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINCONTROL DE COMPACTACION CAT OPTATIVOEl control de compactacin Cat optativo ayuda a los contratistas a aumentar la eficiencia y la productividad mientras registra datos para la documentacin de control de calidad y las planificaciones a futuro.

Sensores de temperatura Los sensores infrarrojos dobles montados en la parte delantera y trasera de la mquina proporcionan lecturas en tiempo real Mantiene al operador informado de cundo comenzar la laminacin y cundo detenerse. Ayuda a evitar las zonas sensibles que generalmente se presentan en la gama de temperaturas de 104 C a 110 C (219 C a 230 F) Temperaturas ptimas de las capas para la compactacin Lmite superior alrededor de 149 C (300 F) Lmite inferior alrededor de 85 C (185 F) Elimina los dispositivos porttilesTECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINDiagrama de conteo de pasadas Logra la densidad deseada y aumenta la eficiencia del rodillo Registra y controla el patrn de pasadas para asegurar una cobertura uniforme Optimiza la superposicin del tambor para mantener el ritmo de la pavimentadora Simplifica la operacin nocturna Elimina la segunda aproximacin Evita las pasadas incompletas como en las paradas cortas

Diagrama de temperatura Proporciona una lectura visual de la temperatura de la capa para mantener la mquina dentro de la gama de temperatura adecuada. Registra y controla la temperatura para futuros anlisis de la gama de temperatura adecuada.TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINDiagramas de conteo de pasadas o de temperatura CAT

TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINDiagramas de conteo de pasadas o de temperatura CAT

TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINDiagramas de conteo de pasadas o de temperatura CAT

TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINAnalizador de compactacin de Dynapac para Asfalto DCA-AEl analizador de compactacin de Dynapac para Asfalto (DCA-A) le aporta un control nico del proceso de compactacin.Es la herramienta perfecta para los operadores. Proporciona informacin en tiempo real acerca de la compactacin, lo que permite planificar la siguiente pasada teniendo en cuenta la temperatura del asfalto de cada rea.Al registrar el nmero de pasadas, el operador puede fcilmente controlar el patrn y conseguir mejores resultados. Si se planifica mejor la compactacin, el trabajo ser ms eficiente y se usar menos combustible.El DCA-A permite que el contratista documente el trabajo de compactacin con el fin de analizar el patrn de compactacin y el nmero de pasadas en la superficie compactada.

TECNOLOGAS DE MEDICIN DE COMPACTACINLos resultados se utilizan para optimizar la utilizacin del equipo y para asegurar los resultados de compactacin. El conocimiento de que el trabajo de compactacin se est realizando adecuadamente es clave para evitar penalizaciones y, con las futuras mejoras, obtener en su lugar bonificaciones.Garantiza un resultado de compactacin uniforme Una variacin entre 4 y 14 pasadas no es algo inusual en una superficie de asfalto compactada en la que el nmero de pasadas deseado es 6. Esto significa que parte de la superficie no cumple con los requisitos de densidad, mientras que otras estn sobrecompactadas. Mediante la utilizacin del DCA-A para guiar al operador, es posible asegurar un nmero de pasadas homogneo sobre todo el ancho del pavimento de asfalto. Se trata de un elemento clave para obtener resultados de compactacin uniforme y carreteras de alta calidad.Sistema de ltima generacin El sencillo sistema consta de un PC de pantalla tctil de tipo industrial, un sistema de posicionamiento (normalmente un receptor DGPS), sensores de temperatura y una conexin al compactador que proporciona informacin sobre la configuracin de vibracin, etc. La informacin se recopila continuamente, se guarda y se presenta al operador para asegurar que la compactacin se realiza de la forma ms eficiente y de forma que se pueda demostrar ms tarde si hubiera discrepancias.