INTRODUCCION DESCRIPCION DE EQUIPOS DE AUSCULTACIONES

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1 MOP - Dirección de Vialidad - Laboratorio Nacional 10/06/2015 INTRODUCCION DESCRIPCION DE EQUIPOS DE AUSCULTACIONES Cristian Vargas Moreira Subdepartamento de Auscultaciones y Prospecciones 1 SUBDEPARTAMENTO DE AUSCULTACIONES LNV Responsabilidades: Mediciones Controles Receptivos Mediciones Controles de Explotación Normalización y Especificaciones Cooperación en Bases de Datos (modelos) Seguimientos Tramos Experimentales Extracción de Testigos Cursos 1

2 CONTENIDO Introducción Descripción de Equipos IRI Fricción Macrotextura Deflectometría Retrorreflectancia INTRODUCCIÓN OBJETIVOS CARRETERAS SEGURAS CARRETERAS CONFORTABLES CARRETERAS DURADERAS Inversión [Schliessler & Bull, 1992] 2

3 GESTION DE PAVIMENTOS Planificación y programación Diseño Selección de Proyecto BASE DE DATOS Datos de inventario Datos de auscultaciones Datos de políticas Datos de tránsito Datos de medio ambiente Datos de los costos Construcción Mantenimiento Investigación Relaciones entre datos y base de datos [Hass, 1993] Introducción Gestión Pavimentos GESTION DE PAVIMENTOS Evaluación Estructural Espesores - Puntuales, Continuos Comportamiento - Deformaciones Elásticas (Deflexiones) Carga Fija, Carga Móvil Inspección Deterioros - Visual, Equipos Introducción Gestión Infraestructura Gestión Pavimentos Serviciabilidad IRI Perfilometria 3

4 INDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONAL (I.R.I.) - La Regularidad o Rugosidad puede definirse como las variaciones de altura de un camino, en relación a una referencia lisa, que provoca vibraciones en un vehículo entre el chasis y el sistema de suspensión. - La Regularidad superficial es la característica más percibida por el usuario ya que afecta a la comodidad de la rodadura. - La comodidad depende principalmente del vehículo y del perfil longitudinal de una carretera. - La mayoría de los sistemas miden el perfil directamente, para luego analizarlo y obtener un indicador de la regularidad superficial (IRI). Introducción Gestión Infraestructura Gestión Pavimentos Serviciabilidad IRI Perfilometria INDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONAL (I.R.I.) MODELO DE CUARTO DE COCHE Simulación del desplazamiento vertical acumulado de la suspensión de un vehículo suponiendo una velocidad de circulación de 80 km/hr. Corresponde al movimiento vertical acumulado dividido por la distancia recorrida. Programa de Computadora Introducción Gestión Infraestructura Gestión Pavimentos Serviciabilidad IRI Perfilometria 4

5 INDICE DE REGULARIDAD INTERNACIONAL (I.R.I.) EFECTO CAUSA Matemáticamente el cálculo del IRI a partir del perfil esta descrito por la siguiente ecuación[sayers, 1995]: n 1 IRI = s si s ui n i= 1 n = número de muestras del perfil. S = desplazamientos de las masas. L =Longituddelperfil. v = velocidad de simulación(80 km/hr) Introducción Gestión Infraestructura Gestión Pavimentos Serviciabilidad IRI Perfilometria SUBDEPARTAMENTO DE AUSCULTACIONES LNV EQUIPOS Perfilómetro Láser MLP Perfilómetro Láser DMLP Deflectómetro de Impacto Grip Tester SCRIM Introducción Gestión Infraestructura Gestión Pavimentos Serviciabilidad IRI Perfilometria 5

6 SUBDEPARTAMENTO DE AUSCULTACIONES LNV EQUIPOS Perfilómetro Óptico Péndulo de fricción Deflectómetro Lacroix Mancha de arena Introducción Gestión Infraestructura Gestión Pavimentos Serviciabilidad IRI Perfilometria SUBDEPARTAMENTO DE AUSCULTACIONES LNV EQUIPOS Equipo Nuclear Hi-Lo Testiguera de alto rendimiento Introducción Gestión Infraestructura Gestión Pavimentos Serviciabilidad IRI Perfilometria 6

7 EQUIPOS EVALUACION IRI Rugosidad y Textura Perfilómetro Laser MLP IRI Rugosidad Textura y Ahuellamiento Perfilómetro Laser ARAN IRI Rugosidad y Textura Perfilómetro Laser DMLP IRI (evaluación manual), Walking Profiler IRI (evaluacion por respuesta), MIS-4 Regleta Rodante HI-LO EQUIPOS DE AUSCULTACION EVALUACIONES PAVIMENTOS 7

8 INDICE DE RUGOSIDAD INTERNACIONAL (IRI) RUGISIDAD DE PAVIMENTOS Para definir el IRI se emplea un modelo matemático que simula la suspensión y masas de un vehículo tipo, circulando por un tramo de una vía a una velocidad determinada (Quarter Car Simulation). El IRI se define como el desplazamiento acumulado, en valor absoluto, de la masa superior con respecto a la inferior, dividido por la distancia recorrida. 8

9 PERFILOMETRO LASER MULTIPROPOSITO Esta formado por 3 sistemas: Sistema Láser Sistema video Digital Sistema GPS Origen Australiano ARRB Su velocidad de operación varia entre 25 y 95 km/hr. RUGOSIDAD DE PAVIMENTOS Perfilómetro Láser, MLP Características Generales: - 13 Cámaras Láser - Determinación del perfil longitudinal, transversal del pavimento y macrotextura. - Indicadores: IRI,Textura, Ahuellamiento, Escalonamiento y Cotas relativas. 9

10 PERFILOMETRO ARAN Automatic Road Analizer Características Generales: Medición IRI, Macrotextura, Ahuellamiento y Escalonamiento. Rendimientos en carreteras urbanas: 400 km/pista/día. AHUELLAMIENTO DE PAVIMENTOS ARAN El sistema es un equipo capaz de trabajar en configuraciones de y 4.8metros de ancho. Su operación se realiza en conjunto con el sistema de posicionamiento kilométrico y velocidad, permitiendo al usuario definir los intervalos de muestreo para la obtención de una estimación de los perfiles transversales, los cuales son almacenados en un computador para su posterior post proceso. 10

11 AHUELLAMIENTO DE PAVIMENTOS Perfilómetro Láser ARAN: Equipo de alto rendimiento que consta de 2 cámaras que dan espectro completo (aproximadamente puntos) que permiten obtener la estimación del nivel de ahuellamiento a partir de las alturas relativas del camino. Los datos se pueden obtener cada 10 metros. La medición se realiza a una velocidad normal de circulación. Condiciones para la Medición: Velocidad de Operación Constante. Pavimento Limpio y Seco. Tipo de Pavimento Asfalto. RUGOSIDAD DE PAVIMENTOS Perfilómetro Láser (DMLP) Características Generales: - Tolerancia de equipo: +/- 0.5 mm. - Frecuencia de medición: 25 mm. - Rendimientos en carreteras urbanas: 200 km/pista/día. 11

12 PERFILOMETRO LASER (DMLP) Parámetros que mide: Perfil longitudinal (IRI) Perfil transversal (Ahuellamiento) Macrotextura Origen Australiano AMSKAN Su velocidad de operación varia entre 30 y 120 km/hr. PERFILOMETRO LASER (DMLP) Barra Textura Ethernet switch Textura R950 R750 Rugosidad Acelerómetro CENTRE L750 Rugosidad Acelerómetro L950 12

13 PERFIL TRANSVERSAL: AHUELLAMIENTO El Índice de Ahuellamiento del pavimento (PRI) se calcula a partir de los tres láser. Promedio cada 20m u otro intervalo BEAM LASER R OAD SURFACE TRANSVERSE LIN E OF REFERENCE h o h m h i O UTER WHEELPATH r INNER WHEELPATH r = 0.5 (h o 2h m + h I ) EQUIPO PORTATIL WALKING PROFILER IRI Debido a la facilidad con que el WP es transportado y a la necesidad de sólo una persona para ser operado es que el uso de este instrumento esta enfocado a tramos cortos en los que no puede ser utilizado el MLP por la velocidad mínima requerida y en lugares alejados o de difícil acceso para un automóvil. 13

14 EQUIPO PORTATIL WALKING PROFILER IRI El Perfilómetro móvil (WP, por sus siglas en inglés) G2 es un instrumento preciso de medición que se utiliza para recopilar y presentar información continua de la superficie pavimentada. El WP G2 cumple con los requisitos de perfilómetro de tipo World Bank Class 1 y entre los resultados que proporciona se incluye información de perfil, pendiente y distancia, el parametro es el Índice de Rugosidad Internacional (IRI). El WP G2 toma muestras de la superficie del pavimento a velocidad de caminata de paso lento. Conforme el módulo de captura de datos integrado recopila y almacena los datos, los resultados se muestran en tiempo real en el visor LCD, lo que simplifica y agiliza el análisis. Este dispositivo compacto y sencillo de usar ha sido reconocido por la AIPCR (2002), la FHWA (2000) y la TxDOT (2000) como una herramienta de referencia para la calibración de otros equipos de medición de rugosidad, incluyendo los perfilómetros láser. EQUIPO PORTATIL WALKING PROFILER CALIBRADORES 14

15 RUGOSIMETROS TIPO RESPUESTA RUGOSIMETRO TIPO RESPUESTA El MIS-4 es un equipo de medición por respuesta para evaluar el Índice de Regularidad Internacional IRI. Este equipo puede ser utilizado en cualquier tipo de pavimento, en particular en pavimentos de carpeta granular y es independiente de las condiciones climáticas. Este tipo de Equipos mide IRI de manera indirecta debido a que no se mide el perfil sino la respuesta del vehiculo que depende a su vez de la dinámica del vehiculo: Sistema de amortiguamiento, características de los neumáticos, peso del sistema, etc. 15

16 RUGOSIMETRO TIPO RESPUESTA Estos equipos entregan como resultado dependiendo de sus fabricantes el índice NASRRA,el índice BI, etc. los cuales se correlacionan con el IRI. MERLIN Este equipo permite obtener el indicador IRI, en forma estadística y aproximada, permitiéndole al constructor autocontrolar su obra. 16

17 MACROTEXTURA METODOS Y EQUIPOS DE MEDICION DE TEXTURA Métodos de medición de Textura Superficial Mancha de Arena (Sand Patch) Perfilómetros Láser MLP ARAN DMLP 17

18 LISURA HI-LO (REGLETA RODANTE) EQUIPOS DE AUSCULTACION Evaluaciones Pavimentos 18

19 METODOS Y EQUIPOS DE MEDICION DE FRICCION Péndulo Británico: Equipo de medición puntual. El ensayo consiste en medir la pérdida de energía de un péndulo de características conocidas provisto en su extremo de una zapata de goma, cuando la arista de la zapata roza, con una presión determinada, sobre la superficie a ensayar, y en una longitud fija. METODOS Y EQUIPOS DE MEDICION DE FRICCION SCRIM (Vialidad) Origen británico, alto rendimiento, uno de los equipos más eficientes para medir fricción en carreteras. Posee una rueda de medición inclinada y se le aplica una carga de 200 kg. Mide entre 30 y 90 km/hr. SCRIM a = 20 º s = 17.1 km/hr 19

20 METODOS Y EQUIPOS DE MEDICION DE FRICCION Grip Tester Es un equipo que gracias a una rueda parcialmente bloqueada, logra obtener la resistencia al deslizamiento de la superficie de rodadura de los pavimentos. Esta rueda desplaza a una velocidad inferior a la del vehículo que lo tira, y junto con ello posee un sensor de fuerza que transmite una señal al computador central, obteniéndose así este indicador. METODOS Y EQUIPOS DE MEDICION DE FRICCION Grip Tester Características Generales. Tolerancia equipo:+/ GN* ( prueba de repetibilidad) Frecuencia de medición: 5 m Rendimientos en carreteras urbanas: 200 km/pista/día 20

21 EQUIPOS DE MEDICION DE FRICCION GRIP TESTER High Friction Surfacing Griptester Testing CARACTERISTICAS GRIP TESTER Mide con rueda lisa trabada en un 15 %. Simula al medir el pavimento la peor condición, es decir, rueda lisa y pavimento húmedo. Medición a 50 km/hora. Neumáticos con 20 libras de presión. Es remolcado por vehiculo con estanque de 800 litros y bomba de agua para enviar película de agua a la rueda de medición.(60 Km.) La información es enviada a Microprocesador del GT y luego a través de red al computador del Equipo. Incluye odómetro que registra las distancias de medición (Km.) 21

22 EQUIPO LASER LUX CEN 30 EQUIPO LASER LUX CEN 30 DESCRIPCIÓN LASERLUX CEN 30 El Láser Lux CEN 30 es el más completo y sofisticado equipo de retrorreflectancia móvil que existe hoy en el mercado. Destacando la tecnología probada en su óptica delantera, el sistema objetivamente mide la retrorreflectancia de pavimentos, el cual utiliza una fuente de láser de exploración. El sistema asegura que las medidas son recogidas rápidamente y con exactitud por el software, incorporando la nueva electrónica de adquisición de datos de alta velocidad y los ajustes exactos angulares de iluminación y ángulo de observación. 22

23 EQUIPO LASER LUX CEN 30 El laserlux CEN 30 proporciona la medición del pavimento en tiempo real registrando la reflectividad, puede ser usado de día o noche en velocidades de tráfico variables. Diseñado con la geometría de CEN 30, el sistema tiene una anchura de exploración de 1.1 metros, dando al usuario tanto medidas de contraste como retroreflectividad en todas partes dentro de la anchura de exploración. EQUIPO LASER LUX CEN 30 Las características disponibles con el sistema incluyen el Windows 98 datos/me/nt/2000/xp, que registran el software con un GPS para la toma de datos de posición, sistema de soporte para montar el equipo para medidas de lado izquierdo o para lado derecho, una cámara de video con monitor montado en el vehículo para ser guiado por el conductor, y la cámara de video para ver los datos. 23

24 EVALUACION DE DEMARCACION HORIZONTAL EVALUACION ESTRUCTURAL Falling Weight Deflectometer (FWD) 1. Realiza ensayos no destructivos. 2. Aplica una carga controlada y de magnitud variable que simula el paso de un vehículo. 3. Mide deflexiones absolutas. 4. Operación automática. 24

25 EVALUACION ESTRUCTURAL Falling Weight Deflectometer (FWD) La característica principal de la Deflectometría de Impacto (FWD) es realizar un ensaye no destructivo que permita evaluar in situ tanto el valor de soporte de la subrasante como, con mucha exactitud la capacidad estructural del pavimento existente. Se pueden relizar tanto sobre capas de rodadura pavimentadas como granulares. Para la evaluación estructural el LNV dispone de un deflectómetro FWD KUAB procedente de Suecia que mide la deflexión dinámica (deflexión de masa en movimiento). La fuerza del impulso se crea dejando caer un conjunto de dos masas desde diferentes alturas, sobre una placa de carga de diámetro dado, que se encuentra apoyado sobre la superficie del camino. Variando la altura de caída y las masas se puede crear un impulso en el rango de 12 a 156 KN en general se simulan cargas de tránsito reales hasta 50Kn,lo que corresponde a un eje de 10 Toneladas. El resultado de la deflexión, se registra por un número variable de sensores, uno en el centro de la placa y los otros a una distancia dada del centro,de forma de obtener el cuenco de deflexiones. CONSULTAS 25