Un sistema de monitorización para mantener las carreteras en buenas condiciones estructurales

El Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX) ha instalado una estación automática de monitorización en la autovía A-62 a su paso por Valladolid. Su misión consiste en medir la capacidad de la carretera para soportar el tráfico y monitorizar el comportamiento del pavimento reforzado, con el fin de hacer más predecible el mantenimiento de las vías públicas. Este sistema de monitorización de la salud estructural ayuda a definir un modelo de mantenimiento predictivo y a resolver problemas específicos. El sistema de adquisición y análisis de datos QuantumX y el software catman de HBM han sido esenciales para este proyecto.

Investigación orientada al progreso

En febrero de 2018 se instaló una estación de monitorización continua en un tramo de la autovía A-62, a su paso por la provincia de Valladolid, en España. El objetivo declarado consistía en prevenir problemas de salud estructural causados por el tráfico de vehículos pesados, la fatiga de los materiales y la influencia de la intemperie.

La monitorización ayuda a caracterizar mejor los materiales utilizados. No solo facilita una respuesta rápida en caso de problemas como roturas o grietas, sino que también ayuda a determinar las causas raíz del deterioro.

El sistema automático de monitorización está formado por una serie de sensores que miden distintas variables estáticas y dinámicas (ambientales), a los que se suma un sistema de adquisición y análisis de datos QuantumX de HBM (equipado con los módulos MX840B y CX22B-W) y el software catman, también de HBM. Esta instalación cumple los requisitos de alta precisión y facilidad de configuración de la adquisición de datos en un entorno adverso. Este tramo de pruebas se puso en servicio para monitorizar los movimientos de tres grietas transversales (F1, F2 y F3), separadas entre sí por distancias de 7 y 5,9 metros.

Problema

El tráfico de vehículos pesados, la fatiga de los materiales y las condiciones meteorológicas afectan a la salud estructural de las carreteras españolas. Cada cierto tiempo, es preciso reparar grietas y roturas del pavimento.  

Solución

Se ha instalado una estación de monitorización automática del pavimento, para medir la capacidad de carga y las influencias de la meteorología. La solución emplea un sistema de adquisición y análisis de datos QuantumX de HBM, combinado con el software catman, también de HBM, que facilita un funcionamiento preciso y flexible y una configuración rápida.  

Resultados

La solución ofrece un sistema de mantenimiento sostenible y predecible que recopila variables en tiempo real. Además, permite prevenir o detectar daños en el pavimento y reaccionar con rapidez cuando es preciso. Por otro lado, el análisis de los datos recopilados facilita el desarrollo de materiales mejorados.

Un modelo de mantenimiento predictivo

El CEDEX deseaba medir la capacidad de carga de las autovías y la reacción de los materiales a distintos impactos.

La solución que se instaló —una combinación de sensores, un sistema de monitorización y una estación meteorológica— se ha convertido en la única estación de monitorización y medición dinámica del sector. Este sistema de monitorización de la salud estructural, desarrollado por el CEDEX en colaboración con HBM y con la empresa de ingeniería Eo6, ayuda a definir modelos de mantenimiento predictivo y a resolver problemas específicos. Al mismo tiempo, los datos obtenidos pueden aplicarse al desarrollo de nuevos materiales que permitan prevenir la aparición de grietas en las capas de mezclas bituminosas.

La estación lleva un año y medio en servicio. En ese tiempo ha recibido más de 600.000 señales, a partir de las cuales ha calculado los correspondientes parámetros y puntos singulares.

La aportación de HBM: adquisición de datos y análisis

Aparte de los distintos sensores que registran variables tales como la temperatura y la humedad, la estación opera con el sistema de adquisición y análisis de datos QuantumX de HBM, equipado con los módulos MX840B y CX22B-W. También utiliza el software catman. El uso de estas tecnologías permite cumplir los requisitos de precisión, flexibilidad y rapidez de configuración.

El sistema de adquisición y análisis de datos QuantumX es capaz de adquirir cualquier señal e información de los sensores. Los módulos MX480B y CX22B-W, autónomos y universales, son especialmente idóneos para una aplicación como esta, con datos de carga a pie de la calzada, ya que son compatibles con distintos tipos de sensores y tienen una alta potencia de cálculo.

El software catman ofrece mucho más que adquisición de datos. Se adapta perfectamente a las necesidades de los ensayos móviles a pie de la calzada y destaca por su facilidad de adquisición, cálculo, presentación de datos y registro de las señales medidas. En definitiva, los productos de HBM han sido capaces de satisfacer todos los requisitos de suministro autónomo de tensión, adquisición de variables estáticas y dinámicas, y capacidad de programación y acceso remotos.

Muchos años valorando positivamente la calidad de HBM

La colaboración entre HBM y el CEDEX viene de antiguo. Según explica Javier Pérez Ayuso, experto del Centro de Estudios del Transporte del CEDEX: “Hace muchos años, incorporamos equipos de HBM en nuestra pista de ensayos acelerados de pavimentos situada en El Goloso, cerca de Madrid. Desde entonces, siempre hemos comprado sus productos, porque ofrecen una precisión mayor y pueden trabajar con más de 240 canales sin interferencias”.

Las soluciones de HBM son tan precisas que permiten distinguir entre camiones y otros vehículos. Así, es posible detectar camiones excesivamente cargados y, cuando es preciso, notificarlo a las autoridades competentes para que procedan a identificarlos. Las medidas de temperatura y humedad que obtiene la estación meteorológica son también muy importantes. Estos datos ambientales son esenciales, por ejemplo, para mantener las carreteras transitables durante el invierno.

Ahora mismo, el CEDEX y HBM colaboran en otro proyecto de instalación de estaciones de monitorización automática similares en un tramo de la autovía A-42, en la provincia de Toledo.

Acerca del CEDEX

El Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas, más conocido por la abreviatura CEDEX, es un organismo que aplica ideas y tecnologías de vanguardia a la ingeniería civil, la construcción y el medio ambiente. Presta apoyo tecnológico a través de sus instalaciones y laboratorios, mediante convenios específicos.

El CEDEX está adscrito al Ministerio de Fomento y una de sus labores es la transmisión de conocimientos; de hecho, lleva a cabo una labor muy significativa de transferencia tecnológica.

El Centro de Estudios del Transporte (CET) del CEDEX tiene sus instalaciones en El Goloso, Madrid, y desempeña labores de asistencia técnica especializada, I+D tecnológica e innovación en el área de las carreteras y del transporte en general.