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Evaluaci�n de temperaturas de colocaci�n de mezclas asf�lticas en caliente mediante termograf�a infrarroja

 

Evaluation of hot-mix asphalt placement temperatures using infrared thermography

 

Avalia��o de temperaturas de coloca��o de mistura asf�ltica a quente utilizando termografia de infravermelhos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: eandrade8763@utm.edu.ec

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

 

* Recibido: 03 de junio de 2024 *Aceptado: 25 de julio de 2024 * Publicado: �30 de agosto de 2024

 

        I.            Estudiante, Universidad T�cnica de Manab�, Facultad de Ciencias Matem�ticas, F�sicas y Qu�micas, Departamento de Construcciones Civiles, Ecuador.

      II.            Estudiante, Universidad T�cnica de Manab�, Facultad de Ciencias Matem�ticas, F�sicas y Qu�micas, Departamento de Construcciones Civiles, Ecuador.

   III.            Docente, Universidad T�cnica de Manab�, Facultad de Ciencias Matem�ticas, F�sicas y Qu�micas, Departamento de Construcciones Civiles, Ecuador.

 

Resumen

El control de la temperatura en las mezclas asf�lticas en caliente, desde su fabricaci�n en la planta hasta la pavimentaci�n, es esencial para garantizar el buen comportamiento de la capa asf�ltica y evitar deterioros prematuros durante su periodo de servicio. En esta investigaci�n, se seleccion� un tramo de carretera en construcci�n para evaluar la temperatura de la mezcla asf�ltica utilizando una c�mara termogr�fica modelo FLUKE TiS65-18060670, para capturar im�genes t�rmicas durante la extensi�n y compactaci�n de la mezcla. La c�mara termogr�fica detecta la radiaci�n emitida por la mezcla y la convierte en una imagen visible, mediante patrones de colores que reflejan las diferentes variaciones de temperatura presentes en los objetos sin necesidad de contacto f�sico, haciendo de este un procedimiento no destructivo. Esto permiti� identificar y comparar variaciones de temperatura en dis�miles momentos del proceso. Se propone un procedimiento para el an�lisis de las variaciones t�rmicas, mediante las im�genes capturadas durante la pavimentaci�n; las mismas que, proporcionaron los datos de temperatura necesarios para crear gr�ficos de frecuencia y determinar los porcentajes de incumplimiento con las regulaciones, comparando las temperaturas con los valores recomendados en cada etapa de lo pertinente a la investigaci�n.

Palabras clave: Termograf�a infrarroja; pavimentaci�n; mezcla asf�ltica en caliente; temperatura de la mezcla.

 

Abstract

Temperature control in hot asphalt mixes, from their manufacture in the plant to paving, is essential to ensure the good performance of the asphalt layer and avoid premature deterioration during its service period. In this research, a section of road under construction was selected to evaluate the temperature of the asphalt mix using a FLUKE TiS65-18060670 thermal imaging camera, to capture thermal images during the spreading and compaction of the mix. The thermal imaging camera detects the radiation emitted by the mix and converts it into a visible image, through color patterns that reflect the different temperature variations present in objects without the need for physical contact, making this a non-destructive procedure. This allowed to identify and compare temperature variations at different times of the process. A procedure is proposed for the analysis of thermal variations, using images captured during paving; These provided the temperature data necessary to create frequency graphs and determine the percentages of non-compliance with regulations, comparing temperatures with recommended values ​​at each stage of the investigation.

Keywords: Infrared thermography; paving; hot mix asphalt; mix temperature.

 

Resumo

O controlo da temperatura em misturas asf�lticas quentes, desde o fabrico na central at� � pavimenta��o, � essencial para garantir o bom desempenho da camada asf�ltica e evitar a deteriora��o prematura durante o seu per�odo de servi�o. Nesta investiga��o foi selecionado um tro�o de estrada em constru��o para avaliar a temperatura da mistura asf�ltica utilizando uma c�mara termogr�fica modelo FLUKE TiS65-18060670, para captar imagens t�rmicas durante o espalhamento e compacta��o da mistura. A c�mara termogr�fica deteta a radia��o emitida pela mistura e converte-a em imagem vis�vel, utilizando padr�es de cor que refletem as diferentes varia��es de temperatura presentes nos objetos sem necessidade de contacto f�sico, tornando este um procedimento n�o destrutivo. Isto permitiu identificar e comparar varia��es de temperatura em diferentes momentos do processo. � proposto um procedimento para an�lise das varia��es t�rmicas, utilizando imagens captadas durante a pavimenta��o; os mesmos que forneceram os dados de temperatura necess�rios para criar gr�ficos de frequ�ncia e determinar as percentagens de incumprimento da regulamenta��o, comparando as temperaturas com os valores recomendados em cada etapa pertinente � investiga��o.

Palavras-chave: Termografia infravermelha; pavimenta��o; mistura asf�ltica a quente; temperatura da mistura.

 

Introducci�n

Un pavimento flexible t�pico, est� compuesto por varias capas que trabajan en conjunto para proporcionar resistencia estructural y durabilidad. La capa superior est� formada por una mezcla asf�ltica com�nmente colocada y compactada en caliente, dise�ada para resistir el desgaste causado por el tr�fico vehicular. Debajo de esta capa se encuentra la capa de base, que proporciona soporte estructural adicional. M�s abajo est� la subbase, ambas compuestas por materiales granulares como grava o piedra triturada, que distribuyen las cargas del tr�fico y proporcionan estabilidad. Eventualmente, puede haber una capa de mejoramiento, cuya funci�n es mejorar la calidad de la subrasante, el suelo natural sobre el cual se construye todo el pavimento.

En la construcci�n moderna de carreteras, la pavimentaci�n con mezclas asf�lticas en caliente, destaca por su resistencia y capacidad para soportar las inclemencias del clima y el tr�fico vehicular intenso. Esta mezcla se produce en una planta de mezcla asf�ltica en caliente, donde los agregados y el asfalto se calientan a altas temperaturas. Este proceso asegura que el asfalto sea fluido y maleable durante su manipulaci�n y compactaci�n en el sitio de obra, lo cual facilita una mejor integraci�n con los agregados y una compactaci�n eficaz, resultando en un pavimento m�s resistente y duradero.

Es crucial que, al llegar a la obra, la temperatura de la mezcla cumpla con los valores especificados para garantizar una compactaci�n adecuada. Durante la colocaci�n, mantener una viscosidad �ptima es fundamental para facilitar la manipulaci�n y compactaci�n eficiente. Esto permite que los rodillos compactadores eliminen los vac�os de aire y densifiquen la mezcla, asegurando la adherencia entre los agregados y el ligante asf�ltico, esencial para la durabilidad del pavimento. Una temperatura demasiado baja puede comprometer esta adherencia y afectar la calidad del pavimento [1].

El control de la temperatura en la mezcla se lleva a cabo tanto antes como durante la puesta en obra. Durante el transporte de la mezcla, se toman diferentes puntos de medici�n de temperatura antes de cargarla en los camiones; asegurando as�, que salga de la planta a la temperatura correcta. En el sitio de colocaci�n, se mide la temperatura de la mezcla al llegar y justo antes de su colocaci�n y compactaci�n. Es com�n realizar mediciones peri�dicas de temperatura durante todo el proceso de transporte y colocaci�n, para garantizar que la mezcla se mantenga dentro del rango de temperatura adecuado [1,2,7].

Usualmente, se emplea un term�metro especializado para controlar la temperatura en la mezcla. Sin embargo, este m�todo proporciona mediciones puntuales y no garantiza la detecci�n de diferencias t�rmicas en toda el �rea de la mezcla extendida. Por lo tanto, se requieren t�cnicas que permitan inspeccionar de manera efectiva y extensa. En este sentido, la termograf�a infrarroja se presenta como una alternativa viable, ya que no requiere contacto directo con el objeto inspeccionado y puede llevarse a cabo a diferentes distancias [3].

En un pavimento en operaci�n, esta metodolog�a puede ser �til para detectar anomal�as invisibles y revelar secciones afectadas, aunque no especifica el tipo, ni la extensi�n del da�o. Para abordar este aspecto, se requiere una inspecci�n detallada donde otros estudios y pruebas puedan precisar la naturaleza y el alcance del da�o, interpretado a trav�s de la colorimetr�a de un termograma [3].

Para monitorear y controlar estas temperaturas, se puede considerar el uso de t�cnicas avanzadas como la termograf�a infrarroja, que permite realizar evaluaciones precisas y no destructivas de la temperatura de la mezcla asf�ltica en tiempo real. En este estudio/investigaci�n, se emplea esta t�cnica para analizar las diferencias de temperatura en la mezcla extendida durante la pavimentaci�n y compactaci�n.

El objetivo principal de esta investigaci�n, es evaluar las temperaturas en la mezcla asf�ltica durante distintos momentos: antes de la colocaci�n, durante la colocaci�n y despu�s de la compactaci�n. Se busca detectar diferencias y asegurar el cumplimiento de las normativas espec�ficas en cada fase del proceso. Adem�s, se realiza una evaluaci�n estad�stica para determinar los porcentajes de incumplimiento con dichas regulaciones.

 

Controles de temperatura de las mezclas asf�ltica en caliente

Una vez extendida la mezcla asf�ltica, el proceso de compactaci�n se divide en tres etapas claves para asegurar la calidad y durabilidad del pavimento. La fase primera consiste en la compactaci�n inicial sin vibraci�n, que tiene como objetivo principal eliminar el aire atrapado y mejorar la densidad de la mezcla reci�n colocada. La fase intermedia, utiliza vibraci�n para aumentar a�n m�s la densidad de la mezcla y corregir posibles defectos, como huecos o �reas mal compactadas. Finalmente, la fase tres, emplea un rodillo de acabado o compactador de terminado, para alcanzar la densidad final deseada y proporcionar una superficie lisa y uniforme. Estos rodillos pueden incluir caracter�sticas especiales, como rodillos de neum�ticos lisos, que son crucialmente importantes para el resultado final del pavimento.

La falta de compactaci�n adecuada y la baja adherencia, pueden aumentar el riesgo de formaci�n por defectos en el pavimento; tales como, fisuras, baches y desprendimientos prematuros. Por lo tanto, es fundamental mantener la temperatura adecuada durante todo el proceso de colocaci�n y compactaci�n. La temperatura de la mezcla asf�ltica al momento de la colocaci�n, es un factor cr�tico que impacta directamente en la calidad final del pavimento. Las temperaturas especificadas, pueden variar seg�n el tipo de asfalto y las especificaciones del proyecto, pero generalmente, este material se mezcla entre 150�C y 180�C. Al llegar a la obra, la temperatura de colocaci�n generalmente oscila entre 120�C y 150�C, para asegurar la adecuada manipulaci�n y compactaci�n.

Es esencial iniciar la compactaci�n, cuando la mezcla a�n est� a una temperatura m�nima de aproximadamente 120�C para mantener su maleabilidad y facilitar la eliminaci�n de vac�os de aire. Adem�s, durante la compactaci�n, la temperatura no debe caer por debajo de los 85�C, para garantizar que la mezcla conserve su cohesi�n y capacidad de adherencia necesarias para un pavimento de calidad.

En resumen, el control preciso de la temperatura durante todo el proceso de pavimentaci�n, es esencial para lograr un pavimento asf�ltico duradero y de alto rendimiento, capaz de resistir las demandas del tr�fico y las condiciones ambientales adversas a lo largo de su vida �til planificada.

Si la temperatura de la mezcla asf�ltica cae por debajo de 85�C, antes de completar la compactaci�n, se generan efectos adversos significativos que comprometen la calidad del pavimento. En primer lugar, la mezcla se vuelve m�s r�gida y menos maleable, lo cual dificulta su adecuada compactaci�n. Esto puede resultar en una menor densidad de la mezcla y, por consiguiente, una disminuci�n en la resistencia estructural del pavimento. Adem�s, el enfriamiento prematuro puede provocar la segregaci�n de los materiales; es decir, la separaci�n de los agregados y el ligante asf�ltico, lo cual conduce a una distribuci�n no uniforme en la capa de pavimento. Esta falta de uniformidad reduce la resistencia y la durabilidad del pavimento a lo largo del tiempo.

A temperaturas m�s bajas, el ligante asf�ltico tambi�n puede perder capacidad de adherencia, tanto a los agregados como a la base subyacente, lo que afecta negativamente la integridad estructural y la capacidad de resistir las cargas del tr�fico.

Para garantizar la calidad del pavimento, se llevan a cabo pruebas y ensayos de control de calidad, que verifican la densidad, uniformidad y otras propiedades t�cnicas. Estos controles son fundamentales para asegurar que el pavimento cumpla con las especificaciones t�cnicas y sea capaz de soportar las condiciones de servicio esperadas.

En Ecuador, la normativa t�cnica para la construcci�n de carreteras est� regida por el Instituto Ecuatoriano de Normalizaci�n (INEN). La norma espec�fica INEN 2215: "Pavimentos Flexibles - Especificaciones Generales", establece los requisitos t�cnicos y procedimientos para la construcci�n de carreteras flexibles en el pa�s. Esta normativa abarca desde los criterios de dise�o hasta los aspectos de construcci�n, mantenimiento y control de calidad de los pavimentos flexibles; los cuales est�n compuestos principalmente por capas de mezclas asf�lticas y materiales granulares. La aplicaci�n de estas normas, garantizan la durabilidad, seguridad y funcionalidad de las carreteras a lo largo de su vida �til.

 

 

La termograf�a infrarroja en los estudios de pavimentos asf�lticos

Desde el descubrimiento de la radiaci�n infrarroja por William Herschel en 1800 y el efecto termoel�ctrico por Thomas Johann Seebeck en 1821, la termograf�a se ha establecido como una t�cnica crucial en la detecci�n y an�lisis de variaciones de temperatura en objetos, superficies y �reas espec�ficas. Esta tecnolog�a permite generar im�genes t�rmicas, conocidas como termogramas, utilizando la radiaci�n infrarroja emitida por los objetos [11].

La c�mara termogr�fica, cuyo desarrollo se atribuye a William E. Fox y Milo C. Sweatt en 1929, con su dispositivo "Radiometric Infra-Red Photography System", marc� un hito en la evoluci�n de las im�genes t�rmicas. Desde entonces, esta tecnolog�a ha evolucionado significativamente, ampliando su aplicaci�n en diversas �reas, incluida la inspecci�n de pavimentos asf�lticos.

La radiaci�n t�rmica es un tipo de emisi�n electromagn�tica que est� asociada con la transferencia de calor y se expresa como resultado de las transiciones de energ�a de mol�culas, �tomos y electrones. La intensidad de esta radiaci�n emitida por un cuerpo, depende directamente de su temperatura superficial. Por lo tanto, todo cuerpo cuya temperatura est� por encima del cero absoluto, emitir� radiaci�n infrarroja [4].

Entre las t�cnicas disponibles para detectar anomal�as en pavimentos asf�lticos, la termograf�a infrarroja destaca como una de las m�s efectivas. A diferencia de otras t�cnicas, que solo son aplicables cuando los defectos est�n avanzados o presentan manifestaciones superficiales evidentes; es aqu� cuando, la termograf�a infrarroja permite identificar problemas potenciales durante la instalaci�n de los pavimentos. Esto facilita la intervenci�n temprana y la implementaci�n de soluciones de restauraci�n preventivas, lo cual puede resultar en ahorros significativos de costos a largo plazo.

Las investigaciones sobre el uso de la termograf�a infrarroja en pavimentos, se han centrado principalmente en la detecci�n anticipada de anomal�as en pavimentos asf�lticos. Esta t�cnica se destaca por ser una de las m�s eficaces, ya que muchas otras t�cnicas, solo son aplicables cuando los defectos est�n avanzados y tienen manifestaciones superficiales. Sin embargo, actualmente no existe una metodolog�a adecuada para el monitoreo continuo durante la instalaci�n de los pavimentos, que permita proponer soluciones de restauraci�n preventivas con menores costos [2].

En la pr�ctica, una c�mara termogr�fica captura esta radiaci�n infrarroja en forma de patrones de calor, los cuales se convierten en im�genes visibles que muestran diferencias de temperatura en colores. Estos patrones permiten identificar f�cilmente, �reas de calor o fr�o anormal, indicativos de posibles problemas o irregularidades en los pavimentos asf�lticos. Los colores del termograma est�n directamente relacionados con la temperatura de los objetos, ya que todos emiten energ�a en forma de radiaci�n t�rmica debido a su temperatura [11].

La emisividad es una propiedad de los materiales que indica su capacidad para emitir energ�a radiante en forma de radiaci�n t�rmica, expresada como un n�mero entre 0 y 1. Un valor cercano a 0 indica que el material refleja la mayor parte de la radiaci�n incidente y emite poca radiaci�n, mientras que un valor cercano a 1 indica que el material absorbe casi toda la radiaci�n incidente y emite una cantidad proporcionalmente mayor de radiaci�n. En la construcci�n de pavimentos asf�lticos, los materiales com�nmente tienen coeficientes de emisividad que var�an entre 0.90 y 0.96, donde el factor 1, representa un material completamente oscuro. El valor de emisividad utilizado en las mediciones, es crucial, porque afecta significativamente la precisi�n de las mediciones de temperatura realizadas por c�maras termogr�ficas.

La emisividad de diferentes materiales, debe medirse o conocerse con precisi�n, para asegurar lecturas precisas de temperatura, mediante termograf�a infrarroja [5]. Varios estudios han resaltado c�mo factores relevantes la condici�n superficial del material; su color y contenido de humedad, pueden afectar la emisividad. Por lo tanto, es crucial considerar un valor adecuado de emisividad durante las mediciones pr�cticas.

La tecnolog�a de c�maras termogr�ficas se basa en la detecci�n y medici�n de la radiaci�n infrarroja emitida por los objetos, siendo menos destructiva para el an�lisis de pavimentos asf�lticos, en comparaci�n con otras t�cnicas que requieren da�os y toma de muestras, lo cual podr�a afectar la homogeneidad y resistencia de la mezcla.

 

Metodolog�a

Para llevar a cabo la investigaci�n en curso, se aplicaron m�todos pr�cticos fundamentales. Durante la producci�n y colocaci�n del pavimento, se realizaron mediciones de temperatura en m�ltiples etapas claves del proceso. Esto incluy�, la toma de datos en la planta de asfalto para verificar la temperatura inicial de la mezcla; as� como, mediciones adicionales en los camiones de transporte y en la pavimentadora, antes de la colocaci�n final.

Posteriormente, se utiliz� una c�mara infrarroja para capturar im�genes t�rmicas detalladas de las capas asf�lticas analizadas. Estas im�genes fueron cruciales para identificar y comparar las variaciones de temperatura en diferentes secciones del pavimento. El an�lisis de estas temperaturas emitidas por las capas asf�lticas, proporcion� datos significativos sobre la uniformidad t�rmica y la distribuci�n del calor durante el proceso de pavimentaci�n.

En resumen, la combinaci�n de mediciones directas y el uso de tecnolog�a de termograf�a infrarroja, fueron fundamentales para la recopilaci�n de datos precisos y la evaluaci�n detallada de las condiciones t�rmicas durante la ejecuci�n del pavimento asf�ltico.

Se seleccion� un tramo espec�fico dentro de una obra vial en construcci�n, donde se cimenta la superficie, con una mezcla asf�ltica en caliente. Para realizar estas mediciones, se utiliz� la c�mara termogr�fica modelo FLUKE TiS65-18060670, siguiendo los siguientes criterios:�

      1.            Se midi� la temperatura de la mezcla asf�ltica a la salida de la planta, para establecer un patr�n de referencia para las siguientes mediciones con la termograf�a.

      2.            A la llegada a la obra se tomaron mediciones de temperatura nuevamente, antes de su aplicaci�n en el pavimento.

      3.            Durante la aplicaci�n, utilizando una c�mara termogr�fica, se realizaron mediciones continuas de temperatura de la mezcla asf�ltica, mientras era extendida por la pavimentadora.

      4.            Se monitore� la temperatura durante el proceso de compactaci�n, para asegurar que se mantuviera su calidad dentro de los rangos espec�ficos, adecuados y efectivos; tal como, lo estiman los resultados especificados.

      5.            Finalmente, se tomaron nuevas mediciones con la c�mara termogr�fica, para evaluar la temperatura de la mezcla, una vez completado el proceso de pavimentaci�n y compactaci�n.

Estas mediciones proporcionaron los datos necesarios para evaluar el comportamiento de las temperaturas en las distintas fases en construcci�n de la superficie asf�ltica. A trav�s de un an�lisis estad�stico de los datos, se elaboraron gr�ficos de frecuencia, para determinar los porcentajes de temperatura, que se encontraban dentro de las exigencias establecidas por la norma.

A la salida de la pavimentadora se tomaron varias im�genes con la c�mara termogr�fica, lo que permiti� capturar im�genes t�rmicas de la mezcla asf�ltica justo despu�s de su dispersi�n por la pavimentadora. Posteriormente, se tomaron im�genes durante el proceso de compactaci�n.

 

 

 

Resultados y an�lisis

Para contrastar las temperaturas obtenidas con las consideradas y recomendadas por normativas y est�ndares t�cnicos vigentes, se emplearon c�lculos estad�sticos realizados a trav�s del programa Minitab. Este an�lisis permiti� determinar los porcentajes de temperaturas que se encontraron dentro de los valores exigidos en cada momento de su cimentaci�n.

En la visualizaci�n y an�lisis de los datos de temperatura capturados por la c�mara termogr�fica, se utiliz� el programa Smart View. Este software permiti� revelar las im�genes termogr�ficas, mostrando las variaciones de temperatura en la superficie del pavimento en las diferentes etapas del proceso de colocaci�n y compactaci�n.

El uso de isol�neas de temperaturas en las im�genes obtenidas mediante Smart View ayud� a visualizar de manera gr�fica las variaciones t�rmicas a lo largo del tramo de obra vial, proporcionando informaci�n valiosa para la evaluaci�n y optimizaci�n de los procedimientos de pavimentaci�n.

Las im�genes termogr�ficas obtenidas fueron analizadas inicialmente de manera visual y posteriormente procesadas, utilizando el programa Smart View. Este software no solo facilita la creaci�n de informes, sino que tambi�n permite editar y analizar im�genes r�pidamente, ajustando par�metros como la temperatura y el factor de emisividad. En el caso del pavimento asf�ltico, se utiliz� un valor de emisividad de 0.93, que es adecuado para este tipo de superficie.

El rango de calibraci�n de la c�mara termogr�fica utilizado fue de -20 �C a 550 �C, lo cual es apropiado para capturar las temperaturas que suelen presentarse en las mezclas asf�lticas durante su proceso de colocaci�n y compactaci�n.

Adem�s, se realiz� un an�lisis cuantitativo mediante el programa Minitab, utilizando una tabla de dispersi�n para comparar las diferentes temperaturas medidas en las mezclas asf�lticas en porcentajes. Este enfoque permiti�, obtener una evaluaci�n detallada de las variaciones t�rmicas y establecer patrones significativos que contribuyeron al estudio t�cnico propuesto en este art�culo de investigaci�n.

En conjunto, estas metodolog�as y herramientas, proporcionaron un marco robusto para investigar y documentar las condiciones t�rmicas del pavimento asf�ltico durante su proceso de cimentaci�n, facilitando la generaci�n de conclusiones fundamentadas y la optimizaci�n de pr�cticas en la cimentaci�n de v�as terrestres.

La Figura 1.- Muestra la mezcla en caliente, inmediatamente despu�s de ser extendida por la pavimentadora. En la Figura 1(a), se presenta una imagen fotogr�fica del �rea medida, mientras que en la Figura 1(b), se muestra el espectro termogr�fico obtenido con el programa Smart View. Los colores m�s c�lidos, como el rojo, anaranjado y amarillo, representan �reas m�s calientes, mientras que los colores m�s fr�os, como el azul y el violeta, indican �reas m�s fr�as.

Esta visualizaci�n permite identificar con precisi�n, las �reas de mayor y menor temperatura, lo cual es esencial para comprender la uniformidad t�rmica de la mezcla. N�tese que los diferentes colores representados, indican variaciones de temperatura en la superficie, evidenciando las diferencias t�rmicas en la mezcla extendida. Dentro del espectro, predominan los colores rojo, blanco y amarillo, lo cual indica que no existen grandes diferencias de temperatura.

 

Figura 1: Resultados de la captura de imagen termogr�fica inmediatamente despu�s de extendida la mezcla. Obtenidas mediante el Programa Smart View.

 

En la Figura 2.- Se presentan los resultados estad�sticos de las temperaturas capturadas en la imagen de la Figura 1. En el gr�fico (a) se muestra el histograma generado por el programa. Se observa que las temperaturas capturadas por la c�mara var�an entre 99.7�C y 120�C. Del gr�fico de frecuencias, se deduce que el 98% de las temperaturas registradas est�n por encima de los 100�C, pero solo el 50% es mayor a 110�C y solo el 3% supera los 120�C. Esto indica que la temperatura de la mezcla no es �ptima para iniciar el proceso de compactaci�n. Aunque la mezcla puede ser compactada, es probable que se presenten problemas en las densidades alcanzadas, todo depender� de la eficiencia con la que se ejecute el proceso.

 

Figura 2: Resultados de las frecuencias de temperaturas observadas.

 

La Figura 3,- Muestra la mezcla en caliente durante el proceso de compactaci�n. En la Figura 3(a) se presenta la imagen fotogr�fica del �rea medida, mientras que en la Figura 3(b) se muestra el espectro termogr�fico obtenido con el programa Smart View. Esta visualizaci�n permite analizar la distribuci�n de las temperaturas en la superficie pavimentada, evaluando as� la uniformidad y adecuaci�n de la compactaci�n. Se observa una mayor diversidad de colores en comparaci�n con las im�genes tomadas durante el extendido, lo que evidencia mayores diferencias t�rmicas en la mezcla. El espectro muestra un rango m�s amplio de colores: rojo, amarillo, verde y azul, indicando variaciones significativas de temperatura, con predominio del color amarillo.

 

Figura 3: Resultados de la captura de imagen termogr�fica despu�s del paso del rodillo de compactaci�n. Obtenidas mediante el Programa Smart View.

 

En la Figura 4.- Se presentan los resultados estad�sticos de las temperaturas capturadas en la imagen de la Figura 3. En el gr�fico (a) se muestra el histograma generado por el programa. Se observa en el histograma que las temperaturas capturadas por la c�mara var�an entre 84.6�C y 99�C. Del gr�fico de frecuencias se deduce que el 100% de las temperaturas registradas est�n por encima de 85�C y por debajo de 100�C. El hecho de que el 100% de la mezcla este por encima de los 85�C, indica que cumple con lo exigido, ya que se exige que no se encuentre por debajo de 85 �C, para garantizar la adecuada compactaci�n y resistencia; por consiguiente, tiene una temperatura adecuada; aunque, considerando que las capturas se realizaron al inicio del proceso, la temperatura puede ser inadecuada para recibir los siguientes pases del cilindro compactador.

 

Figura 4: Resultados de las frecuencias de temperaturas observadas despu�s del paso del rodillo.

 

En el espectro termogr�fico se observa una mayor variedad de tonalidades de temperatura en la mezcla; lo que sugiere, que la reducci�n de temperatura no ha sido uniforme en toda la superficie pavimentada al paso del cilindro; lo que puede resultar en mayores diferencias de densidades en la mezcla. La comparaci�n entre los histogramas de frecuencias representados en las figuras 2 (a) y 4 (a), indican que el espectro de temperaturas inicialmente en la extensi�n, en un rango de 20^OC (entre 99.7 y 120 ^OC), se han reducido hasta el rango de 11^OC (entre 87 y 98%).�

 

 

 

 

Conclusiones

El presente art�culo de investigaci�n, exterioriza una alternativa a la evaluaci�n de temperaturas de colocaci�n de mezclas asf�lticas en calientes, mediante termograf�a infrarroja, llegando a las conclusiones que siguen:

-        La visualizaci�n de im�genes termogr�ficas proporciona valiosa informaci�n sobre las variaciones de temperatura en el pavimento durante su colocaci�n y compactaci�n. Los resultados son inmediatos, lo que facilita la detecci�n de temperaturas en �reas amplias en poco tiempo, otorgando mayor confiabilidad y eficacia a los resultados.

-        La utilizaci�n de la c�mara termogr�fica TiS65-18060670 se destaca por su buena precisi�n en la detecci�n de diferentes temperaturas en las capas asf�lticas, lo que facilita la identificaci�n de posibles defectos en la mezcla y permite elaborar informes detallados. Es fundamental realizar una calibraci�n precisa de la c�mara termogr�fica y ajustar par�metros como la emisividad para garantizar la exactitud de las mediciones de temperatura.

-        La importancia de controlar las temperaturas durante la pavimentaci�n, para lograr una compactaci�n adecuada, se comprueba a trav�s de la interpretaci�n de los resultados termogr�ficos. Los an�lisis cuantitativos de las variaciones t�rmicas mediante gr�ficos de frecuencias, permiten evaluar y comparar las temperaturas de la mezcla con las especificaciones, identificando incumplimientos y sus posibles consecuencias en el deterioro prematuros de la mezcla. La integraci�n de tecnolog�as termogr�ficas y an�lisis estad�sticos, han sido decisivas y concluyentes para analizar el cumplimiento de normas t�cnicas y precisar los porcentajes de valores observados que no cumplen con estas normativas de urgencia necesaria como responsabilidad t�cnica y profesional de quienes profesamos la Ingenier�a Civil.

 

Referencias

      1.            Brown, E. R., & Haddock, J. E. (2019). Hot Mix Asphalt Paving Handbook 2020. National Asphalt Pavement Association (NAPA).

      2.            Gracieli, S. V. (2018). Aplicabilidade da termograf�a infravermelha em revestimientos asfalticos. Alegrete

      3.            Pacara-Copa, M., Rocha, J. H. A., & Ledezma-P�rez, J. S. (2020). Time variability analysis for damage detection in flexible pavement using infrared thermography. Revista ALCONPAT, 10(3), 350-363.

      4.            Rocha, J. A., & P�voas, Y. V. (2017). Infrared thermography as a non-destructive test for the inspection of reinforced concrete bridges: A review of the state of the art. Revista Alconpat, 7(3), 200-214.

      5.            Barreira, E.; Almeida, R.M.S.F.; Sim�es, M.L. Emissivity of Building Materials for Infrared Measurements. Sensors 2021, 21, 1961.

      6.            Read, J., & Whiteoak, D. (2021) The Shell Bitumen Handbook. Shell International Petroleum Company.

      7.            Bonett Solano, G. E. (2014). Gu�a de procesos constructivos de una v�a en pavimento flexible.

      8.            [8] Fletcher, T. A., & Berthod, C. (2011). Application of Thermographic Inspection in Civil Engineering. Journal of Infrastructure Systems, 17(4), 184-191.

      9.            Lavin, P., & Leiva, F. (2020). Hot Mix Asphalt: Pavement Materials and Mixture Design. Springer.

  10.            Gupta, R., & Sharma, S. (2021). Advances in Asphalt Materials: Road and Pavement Construction. Elsevier.

  11.            Wild, W. (2007). Application of infrared thermography in civil engineering. Proc. Estonian Acad. Sci. Eng, 13(4), 436-444.

  12.            Copa, M. P. (2019). An�lisis Superficial de una Fisura en Pavimento Flexible con Termograf�a Infrarroja. Journal Boliviano de Ciencias, 15(47), 25-32.

 

 

 

 

 

� 2024 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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