Construcción de carreteras: Tomando un camino diferente

Por Mike Hayes28 de enero de 2020

Puede que suenen fuera de lugar al describir la construcción, pero la nube, los grandes datos y el Internet de las cosas ahora son elementos reconocibles del proceso de construcción de carreteras, como informa Mike Hayes.

El sistema VERIFI actúa como un administrador de control de calidad objetivo en todos los camiones mezcladores de concreto.

La expresión "tecnología de la construcción" puede haber sido la más utilizada en la industria en 2019, pero eso no la hace menos relevante. Todos los sectores han visto un aumento espectacular en la tecnología disponible para las partes interesadas del proyecto.

La construcción de carreteras no es una excepción, con alta tecnología llevando proyectos en nuevas direcciones, en términos del material utilizado y el método de su entrega; el equipo en operación y la experiencia del operador; la rapidez, eficiencia y sostenibilidad de los procesos de construcción y rehabilitación.

Tomando el concreto premezclado como ejemplo, GCP Applied Technologies está utilizando Internet de las cosas (IoT) para ayudar en el control de calidad del material a medida que se transporta desde la planta hasta el lugar de trabajo.

El sistema de gestión de hormigón en tránsito VERIFI de la empresa utiliza sensores montados en camiones para evaluar las propiedades del hormigón, haciendo cola las inyecciones de agua y/o mezcla en la mezcla cuando el asentamiento cae por debajo de los niveles establecidos.

Los datos recopilados por los sensores se envían a la nube, lo que permite el análisis, entre camiones y a lo largo del tiempo, que puede conducir a mejoras en los procesos de mezcla y transporte y, posteriormente, a ahorros de costos.

Uno de los mezcladores por lotes de dos ejes de alto rendimiento de BHS-Sonthofen en funcionamiento en Suiza

La construcción 4.0 puede tener la cabeza de todos en la nube, pero a nivel del suelo, la calidad del material de construcción de carreteras es crucial para el éxito de un proyecto. En Suiza, el fabricante de hormigón Kibag participó en un importante proyecto de rehabilitación de carreteras, entre los pueblos de Küssnacht y Brunnen.

Al contratista se le encomendó el trabajo de reconstrucción del puente en la ruta y optó por hormigón de ultra alto rendimiento (UHPC), que tiene beneficios que incluyen una resistencia significativamente mayor y una reducción en el tiempo de construcción. Sin embargo, el material requiere un proceso de mezcla más complejo.

Kibag recurrió a los servicios de BHS-Sonthofen, que trajo dos mezcladoras por lotes de doble eje de alto rendimiento, que formaron el núcleo del sistema de mezcla.

El concepto de mezcla tridimensional es una de las principales características del mezclador. La zona de superposición turbulenta de los dos circuitos de mezcla genera un intenso intercambio de materiales, así como un movimiento relativo muy elevado, requisito básico para la fabricación de UHPC.

Demostrando que no toda la tecnología tiene que ser nueva, Ludwig Bechteler de BHS dijo: "Desarrollamos esta tecnología de mezcla en 1888 y continuamos perfeccionándola a lo largo de los años.

Ursina Jenny, gerente de control de calidad de Kibag, dijo: "UHPC no requiere largos períodos de secado y puede procesarse sin sellado adicional. Esto ha reducido significativamente el tiempo de construcción".

Kibag considera que la reconstrucción de la ruta A4 es también un importante proyecto de prueba y referencia para este nuevo hormigón especializado.

El proyecto también fue un gran éxito para BHS y Bechteler dijo: "Nuestros mezcladores de alto rendimiento ahora se utilizan en una gran cantidad de proyectos importantes en todo el mundo, como proyectos de infraestructura, así como en la construcción de presas y rascacielos".

UHPC tiene el potencial de reducir el tiempo de construcción, lo que tiene el beneficio adicional de ser menos dañino para el medio ambiente. El uso de tecnología y nuevos materiales para reducir las emisiones y promover la sostenibilidad es cada vez más importante en este sector.

Frenar los residuos plásticos

A diferencia del concreto, cuando se cortan las unidades Durakerb, no hay polvo de sílice cristalina respirable nocivo

En el Reino Unido, donde el gobierno ha establecido un objetivo ambicioso de cero emisiones de carbono para 2050, Econpro produce Durakerb, una gama sostenible de bordillos, bordes de bordillos y drenaje superficial.

Cada unidad Durakerb está fabricada con un 88 % de polímero reciclado, básicamente el equivalente a 182 botellas de plástico. En los últimos 11 años, la compañía dice que ha evitado activamente que el plástico equivalente a 72 millones de botellas de plástico termine en vertederos.

Según Econpro, otros beneficios ambientales incluyen una reducción del 73 % en las emisiones de carbono por carga completa; hasta ahora, eso equivale a retirar 1000 vehículos articulados de las carreteras.

Otra expresión que ha estado en uso regular en los últimos tiempos es ganancias incrementales. Pocos equipos podrían demostrar esto más claramente que el TinyPreMarker, un robot de obras viales que puede lograr en dos horas lo que un ingeniero lograría en un día y medio.

Como sugiere su nombre, la pequeña máquina robótica realiza tareas de premarcado en proyectos de construcción de carreteras a gran escala. Las marcas se establecen con precisión utilizando la tecnología GNSS integrada del robot (el sistema de navegación por satélite estándar para equipos autónomos) y una tableta de control.

Junto con una mayor productividad con el robot de marcado, el fabricante TinyMobileRobots cita un margen reducido para el error humano y una mayor seguridad en el trabajo, ya que los operadores que controlan el equipo pueden hacerlo desde una distancia segura.

Los fallos del hormigón en las carreteras europeas suelen ser evidentes y pueden ser dolorosos o incluso mortales.

La prueba de materiales es un elemento vital de los principales proyectos de construcción de carreteras, primero para la clasificación de los tipos de suelo (incluido el tamaño de las partículas, la masa y el contenido de humedad), luego para evaluar la calidad del material de la carretera, ya sea hormigón, asfalto o cualquier otro material de construcción de carreteras.

Tecnología del núcleo

Controls Group dice que su último equipo mejora la eficiencia y la precisión de las pruebas de materiales

Controls Group está a la vanguardia del desarrollo de equipos de prueba, con experiencia en todos los formatos.

Wykeham Farrance, parte de la División de Mecánica de Suelos de la compañía, tiene una variedad de sistemas de prueba de cizallamiento anular, incluidas las máquinas completamente automáticas Torshear EmS y Shearmatic Ems, que prueban la elasticidad/rigidez de las muestras de suelo.

Otro negocio principal de la empresa son las pruebas de compresión de concreto y recientemente lanzó nuevos equipos, incluido Automax Pro, para pruebas automáticas de falla estándar.

Controls Group dice que sus tecnologías conectivas de vanguardia permiten a los laboratorios, tanto en el sitio como a distancia, administrar sus datos de prueba en línea, sin riesgo de errores de transposición.

Hasta cierto punto, el uso de alta tecnología antes de los trabajos de pavimentación de caminos será negado si el equipo que se usa después no cumple con los mismos estándares.

En Baden-Württemberg, en el suroeste de Alemania, el Ministerio de Transporte está intentando erradicar este problema con QSBW 4.0 (calidad en la construcción de carreteras en Baden-Württemberg 4.0).

En pocas palabras, se trata de un proceso de construcción ininterrumpido y controlado digitalmente, diseñado para garantizar una excelente calidad de pavimentación en todo el pavimento, lo que aumenta la vida útil de las capas de asfalto.

Para licitar con éxito un proyecto de construcción de carreteras, la nueva directiva exige que los contratistas utilicen logística dinámica y control de máquinas, control y gestión de calidad, redes móviles, opciones de visualización en teléfonos inteligentes, tabletas o computadoras, así como la documentación de todos los datos con Autorización de acceso para clientes.

Ojos en el camino

La pavimentadora Paving Plus de Vögele tiene un sistema totalmente integrado basado en software para la optimización de procesos

La pavimentadora WITOS Paving Plus de Vögele es, según el fabricante, una solución lista para QSBW, con un sistema basado en software totalmente integrado para la optimización y documentación de procesos.

La pavimentadora tiene cinco módulos intercoordinados para varias partes involucradas en el proceso, desde la planta mezcladora de asfalto y el conductor del camión hasta el director de obra.

Para garantizar una temperatura óptima del asfalto, se puede integrar en el sistema la solución de medición de temperatura RoadScan de Vögele. Además, con RoadScan, se puede usar una cámara infrarroja de alta precisión para escanear toda el área especificada detrás de la regla de la pavimentadora, en un ancho de 10 m.

Vögele es parte del Grupo Wirtgen, al igual que Wirtgen, que también está aprovechando la infraestructura de la solución telemática WITOS.

Wirtgen describe su enfoque de fresado conectado que, al igual que Vögele, se beneficia de un flujo directo de información entre la máquina, el operador, el taller de servicio y el departamento de programación.

Todo el proceso de fresado se mapea digitalmente y se simula en tiempo real, en base a un análisis exhaustivo de todos los parámetros.

Las fresadoras grandes de Wirtgen utilizan escaneo láser para medir perfiles de fresado en sección transversal

Wirtgen dice que la máquina puede responder dinámicamente a las condiciones cambiantes, facilitando el trabajo del operador, mejorando el rendimiento de la máquina y reduciendo el consumo de diésel, agua y herramientas, así como las emisiones de CO2 y ruido.

Las máquinas de Wirtgen también cuentan con Performance Tracker, que utiliza un escáner láser, junto con GPS y sensores, para medir el perfil de la sección transversal a fresar y luego evaluar los volúmenes de fresado y el rendimiento.

Una 'solución de una sola máquina'

El Power Curber 5700-D está listo para interactuar con la tecnología de Topcon, Leica y Trimble

A principios de 2020, Power Curbers, con sede en EE. UU., lanzará su nueva máquina para frenar, la 5700-D.

La máquina compacta, que promete una 'solución de una sola máquina' para aplicaciones de encofrado deslizante de hormigón, incluidos bordillos, barreras y túneles, está diseñada para ser fácil de usar.

Las características principales del nuevo modelo incluyen un interruptor de jog 'all up', que sube o baja todos los postes de la oruga simultáneamente, control de pendiente transversal mejorado y control de vibración mejorado.

Al mismo tiempo, el 5700-D está listo para interactuar con algunas de las tecnologías líderes del mercado, incluido el software de Topcon, Leica y Trimble.

Mientras vemos que la construcción de carreteras avanza con su nueva tecnología, también somos testigos de cambios en la forma en que se utilizan los equipos de construcción.

En los últimos años, las ventas de retroexcavadoras se han visto reducidas por una combinación de máquinas especializadas, incluidas minicargadoras, excavadoras compactas y cargadoras compactas.

De vuelta en la carretera

El 3CX Highways Master de JCB puede realizar cortes transversales dentro de una calzada sin herramientas manuales

Sin embargo, la lucha está en marcha, liderada por la empresa cuyo nombre es sinónimo de retroexcavadora. El último modelo de JCB es el 3CX Compact Highways Mater, diseñado específicamente para trabajos de mantenimiento de carreteras.

La máquina está equipada con un enganche rápido de minicargador en los brazos del cargador frontal y un sistema de integración de implementos, lo que permite una variedad de implementos especializados.

El sistema SMART del cargador permite el cambio automático de componentes electrónicos, lo que le permite trabajar con sistemas operativos de terceros.

El Highways Master ha mejorado la potencia hidráulica, con sus líneas auxiliares del cargador frontal que proporcionan 120 litros/min de potencia hidráulica, en comparación con los 70 litros/min de la 3CX estándar. Esto le da a la cargadora la capacidad de transportar accesorios de cepillo de caminos más grandes de 600 mm, lo que le permite operar en trabajos de repavimentación más grandes.

También está disponible un enganche rápido hidráulico opcional en la pluma trasera de la Highways Master, que permite un accesorio de cepillo trasero de 300 mm.

La capacidad de desplazamiento lateral también es estándar, lo que permite a los operadores fresar parches cuadrados sin tener que cambiar la posición de la máquina.

Operando en la zona segura

En el Reino Unido, Highways England informa que hay cerca de 300 incidentes cada semana que podrían afectar la seguridad de los trabajadores de la carretera.

VPS Highway Solutions ha desarrollado un sistema que utiliza análisis de detección y un sistema de cámara de doble espectro (térmico y de alta definición), montado en una torre inteligente autoalimentada, para alertar a los trabajadores sobre el peligro de un vehículo que se aproxima.

Además del sistema base montado en la torre, el sistema de alerta incorpora puntos de llamada individuales, interconectados por una red de radio. Las sirenas, las luces estroboscópicas y otros sistemas de alerta se activan cuando ocurre una incursión y todos los incidentes se registran en tiempo real.

Las tecnologías patentadas dentro del sistema VPS brindan a los usuarios la opción de incorporar alertas médicas en la sonda, con alertas de texto y correo electrónico enviadas con imágenes al personal del sitio.

Carreteras más inteligentes de Topcon

Muchas carreteras en Europa están descuidadas hasta el punto en que ahora están al final de su ciclo de vida y requieren rediseños completos para garantizar la seguridad pública.

Un trabajo de construcción tan extenso incurre en costos elevados e interrupciones a largo plazo en los viajes, pero esto podría evitarse mediante la adopción de procesos de pavimentación más ágiles.

Una combinación de inspecciones periódicas y repavimentación cuando sea necesario, y el uso de métodos de pavimentación y escaneo rápidos y precisos, puede extender de manera rentable el ciclo de vida de una carretera.

Sjoerd Stoove, especialista en pavimentación 3D de Topcon Positioning Group, dice que la solución SmoothRide de la compañía "brinda un flujo de trabajo conectado y eficiente en cada etapa del proceso, desde la inspección y el diseño hasta el fresado y la pavimentación".

El escaneo 3D inicial, completado por un equipo conectado a un automóvil, proporciona una representación exacta de la realidad y se puede realizar rápidamente, evitando los cierres de carreteras.

El escaneo también permite a los contratistas determinar qué partes de la carretera necesitan repavimentación ya qué profundidad, para que puedan producir un diseño que no tenga desperdicio en términos de materiales y tiempo.

Cuando se trata de repavimentación, las fresadoras y pavimentadoras equipadas con tecnología de control de máquinas, como RD-MC, llevan a cabo la repavimentación planificada de manera más precisa, uniforme, rápida y segura que si se hiciera manualmente.

Estas medidas pueden resultar en un trabajo de mantenimiento más regular, extendiendo el ciclo de vida de los activos de infraestructura.

Stoove, dice que la tasa de adopción es lenta y cree que esto es algo que debe abordarse sin demora.

"Como industria", dice, "nunca ha sido más importante para nosotros educar a los propietarios de carreteras y a los gobiernos europeos sobre cómo los flujos de trabajo de pavimentación optimizados pueden mejorar la seguridad y la calidad, ahorrar dinero y apoyar a la sociedad en su conjunto".

Poder del avión

Caterpillar ha anunciado actualizaciones para sus perfiladoras en frío de la serie PM300. Dirigidas a lugares de trabajo más pequeños, debido a sus dimensiones compactas y maniobrabilidad, las máquinas están disponibles con trenes de rodaje de ruedas y de orugas.

Cat ha actualizado los motores en toda la gama PM300, con su propio motor C9.3 ahora disponible con 249 kW de potencia. También cumplen con los estándares de emisión Stage V de la UE.

Otras mejoras incluyen una mayor visibilidad, con una estación del operador deslizante, una cámara opcional y un conector de alimentación auxiliar para iluminación adicional.

La estación deslizante se extiende aproximadamente 215 mm más allá del marco, lo que brinda a los operadores visibilidad en la línea de visión cuando siguen un borde.

Las nuevas cepilladoras están disponibles con rotores de fresado Cat System K, que pueden equiparse con brocas de diamante Cat opcionales que, según la empresa, son más afiladas, más eficientes y pueden durar hasta 80 veces más que las brocas de carburo convencionales.

Cerrar la brecha de la carretera

Sin cimbras ni encofrados, el proyecto de construcción de carreteras más sofisticado se detendrá cuando se requiera la construcción de un puente.

En Macedonia del Norte, se contrató a Peri para ayudar en la construcción de un puente de 381 m de largo con losas de calzada separadas.

Los elementos complicados del proyecto incluían trabajar con la compleja geometría de la superestructura de un tramo de 165 m con diferentes secciones transversales del puente, alturas de la superestructura e inclinaciones tanto longitudinales como laterales. Y todo esto en un terreno desafiante.

Peri diseñó una solución de construcción en voladizo específica para el proyecto, basada en su kit de construcción de ingeniería Variokit, más el uso paralelo de cuatro carros en voladizo equilibrados para acelerar los tiempos de ejecución.

El Variokit consiste en una combinación de componentes principales y de soporte de carga que se pueden adaptar de manera flexible para adaptarse a una amplia gama de secciones transversales y geometrías de puentes.

En un esfuerzo por mantener las cosas simples y optimizadas, la empresa trabajó con un método de entrega justo a tiempo para encofrados y andamios.

Los ingenieros de Peri también permanecieron en el sitio para apoyar al equipo de construcción, con el fin de optimizar las operaciones de trabajo.

La compañía dijo que el tiempo de construcción del puente se redujo significativamente, ya que el equipo de construcción pudo concretar secciones de hasta 5,75 m de largo, confiar en una alta capacidad de carga y utilizar sistemas hidráulicos integrados.