Durante décadas, las máquinas que comprimen capas de materiales han logrado los niveles de compactación, mientras que los operadores realizan el número de pasadas que los técnicos les han indicado que realicen, o utilizando las directrices de los fabricantes. Este enfoque obsoleto no se centra en lograr niveles de compactación optimizados, ya que se pueden considerar variables como las condiciones cambiantes del suelo o materiales, lo que puede conducir a una compactación inferior o superior.
Pero gracias a los avances provocados por la observación de la madre naturaleza, todo esto está a punto de cambiar. Esto se debe a que un nuevo avance técnico resonará en toda la industria, con el lanzamiento del sistema sísmico de Dynapac. Se necesita un enfoque completamente nuevo para la compactación, que permite un mayor rendimiento y ahorro de combustible al trabajar en armonía con el suelo.
Este sistema, no sólo optimiza la compactación para eliminar la repetición del trabajo, sino que debido a la tecnología, también tiene la posibilidad de completar las tareas de compactación con menos pasadas, aumentando la eficiencia y la productividad del trabajo, a la vez que ahorra tiempo, combustible y coste de proyecto asociados.
Lo que actualmente es la norma para una compactación inteligente, es el uso de equipos de compactación que operan a una frecuencia fija y amplitud "forzada" variable. Estos tipos de productos, mucho más complejos de diseñar y mantener, ofrecen un mayor costo de compra y mantenimiento al cliente durante todo el ciclo de vida operativo de las máquinas.
La amplitud forzada es directamente proporcional a la forma en que una máquina entrega vibraciones en el suelo utilizando una frecuencia fija. El esfuerzo de compactación en una máquina de amplitud forzada se ajusta cambiando el excitador dentro del tambor de una manera mecánica, lo que requiere un mecanismo complejo, sensible y costoso.
Sin embargo, después de casi cinco años de investigación, nuestro equipo de ingeniería ha hecho un avance significativo en lo que vemos como un cambio importante en el enfoque de amplitud 'forzado' a un sistema controlado por resonancia. Es un avance que ofrece ahorros de costos en el ciclo de vida de la maquina de hasta un 25% en el consumo de combustible cuando se combina con el modo Eco de Dynapac.
Creado para estar en sintonía con el suelo en lugar de forzar la compactación, Seismic imita los comportamientos naturales de los materiales a medida que se compactan. Esto se logra ajustando la frecuencia del tambor de una "manera inteligente" beneficiándose de la frecuencia resonante del sistema tambor-suelo. La resonancia lograda por este enfoque ofrece una solución de compactación mucho más simple con mejores resultados, menos consumo de combustible y un menor costo de mantenimiento durante el ciclo de vida de la máquina.
Mediante el uso de una solución mucho más simple, que la costosa mecánica avanzada utilizada por las máquinas de amplitud forzada, Seismic ajusta la amplitud del tambor para que coincida con la del suelo. Esto se apoya en un fenómeno natural de compactación mejorada para ofrecer un mayor rendimiento.
Este artículo explicará las diferencias entre los dos enfoques, el de los sistemas de amplitud 'Forzada' y el sistema de resonancia sísmica. Esto a su vez demostrará el impacto global que Seismic tendrá en el lugar de trabajo y en el bienestar de los operadores, especialmente a medida que implementamos nuestras últimas gamas de productos, compatibles con Seismic a bordo.
Volviendo a lo básico, una buena compactación consiste en tomar suelos sueltos con un soporte de carga deficiente y compactarlos al nivel óptimo que mejora el soporte de carga general del área terminada. Este proceso se logra generalmente por vibración o impacto, produciendo ondas de tensión que reorganizan las partículas del suelo a un estado más denso.
Cuando compactas suelos, quieres introducir tanta energía como sea posible en el material, sin aplastarlo, ni sobrecompactarlo. La eficiencia energética y el consumo de combustible son ahora un factor clave en la compra de equipos, es importante llevar a cabo el proceso de compactación de la manera más respetuosa con el medio ambiente y también más rentable.
Para ello, tenemos que ver el comportamiento de los diferentes tipos de material.Necesitamos magnificar las fuerzas entregadas por el tambor del rodillo en todas las etapas de la compactación. Comprender la naturaleza es tan importante, como sabemos que todos los sistemas dinámicos muestran un fenómeno llamado "frecuencia resonante" donde las vibraciones se amplifican en gran medida. En términos prácticos, alimentamos la energía de la máquina al suelo en el momento exacto para maximizar la compactación, al tiempo que minimizamos la energía o el combustible necesario para lograrlo.
Ponga en términos simples. Si puede seguir igualando la frecuencia resonante del material a medida que pasa por encima de él, puede seguir logrando esta compactación optimizada. Suena sencillo, pero el desafío para lograr esto se relaciona con cómo calcular continuamente la frecuencia de resonancia del sistema tambor-suelo y ajustar la máquina en consecuencia. Esto se debe a que, con cada pasada, la rigidez del material aumenta y cambia la frecuencia resonante del sistema de suelo del tambor.
Añadiendo la presencia de 'Puntos Blandos' sobre diferentes áreas de suelos más débiles,se hace imposible monitorear y cambiar la frecuencia del tambor del rodillo manualmente. Esta es la razón por la que el sistema sísmico ha sido diseñado para monitorear las condiciones del material continuamente, para ajustar automáticamente la frecuencia del tambor.
¿Cómo medir y ajustar automáticamente la frecuencia del tambor?
Los componentes críticos en el corazón del sistema sísmico de Dynapac son la unidad de control de la máquina y un medidor de compactación de última generación. Este dispositivo ha sido diseñado para detectar las características dinámicas del material que se está compactando. A su vez, esto permite a Seismic calcular la frecuencia óptima necesaria para lograr la "frecuencia resonante" necesaria para optimizar la compactación.
Esto se logra mediante el flujo de datos avanzado desde el medidor de compactación sísmica a la unidad de control de la máquina , esta controla el sistema hidráulico de la máquina. Esto significa que la frecuencia del tambor se puede cambiar hidráulicamente cada 0,2 segundos para garantizar que tanto el rendimiento de compactación como la eficiencia energética se maximicen en todo momento.
¿Cómo previene Seismic el exceso de compactación?
Los operadores de equipos que no tienen el sistema Seismic experimentan el 'doble salto' o rebote, debido a la sobrecompactación. Esto se debe a que no tienen el 'Control de Rebote Activo' de Seismic. Este sistema evita automáticamente que la energía de compactación dañina regrese del suelo a la máquina apagando la vibración del tambor. El sistema envía una señal de la situación real al operador para detener la compactación, e incluso si debe seguir conduciendo hasta el final de una pasada ya compactada, el material no se compactará más en vibración.
¿En qué se diferencia la compactación realizada con Seismic de la compactación convencional?
Después de haber realizado extensas pruebas verificadas de forma independiente, tanto en condiciones de laboratorio como en diferentes pruebas de campo, hemos demostrado las diferencias exactas entre las dos. La primera ofrece una reducción del 20-30% en la potencia de vibración necesaria para entregar las fuerzas de compactación requeridas. Esto se debe a que, en la mayoría de los casos, la frecuencia de compactación requerida es mucho menor en comparación con la frecuencia fija utilizada con la compactación convencional.
Además, hemos descubierto que, con el sistema sísmico, la máquina funciona en armonía con el material que se está compactando. Esto conduce a una mejor compactación general, capaz de reducir el número total de pasadas requeridas.
Esto se traduce en un ahorro de por vida del 10% en el consumo de combustible, que se puede sumar a uno adiciónal del 25% si en el trabajo de compactación se utiliza el modo Dynapac ECO instalado en todas las nuevas máquinas con Seismic. Las reducciones en la potencia de vibración también significan que se colocan menos tensiones en las partes de desgaste de la máquina. Esto afecta significativamente el mantenimiento de componentes hidráulicos y mecánicos dentro del tren motriz de la máquina. También conduce a una conducción más suave para el operador y una reducción del ruido emitido por el proceso de compactación.
Vinculación del Seismic con Dynalyzer, el sistema de control y documentación de compactación
Para los usuarios de máquinas sísmicas que quieren todos los datos de compactación para la toma de registros, toda esta información puede ser grabada y documentada utilizando el software Dynalyzer.
Dynalyzer es un sistema de control de compactación continua que viene como una opción con la máquina. Utiliza una tableta extraíble a bordo en la cabina para registrar cada pasada, los ajustes de vibración utilizados y los valores del medidor de compactación, como CMV, Evib1 y Evib2. Esta información también está vinculada a los datos de posicionamiento GPS de la máquina durante la compactación. Así que, aunque Seismic no necesita grabar datos para garantizar la compactación, esta es una gran manera de registrar el trabajo en el proyecto. También significa que los tecnicos de la obra pueden acceder a los datos para agregarlos a modelos integrados, confirmando la compactación y trabajando en el proyecto de la mejor manera posible.
Los resultados descritos en las pruebas concluyen que:
· La compactación vibratoria es más eficiente si se lleva a cabo con una frecuencia de compactación cercana a la frecuencia resonante (sistema SEISMIC) del sistema tambor-suelo
· A partir de las pruebas de grava triturada, el número de pasadas hasta alcanzar el objetivo de compactación específico puede reducirse hasta en un 30 %, si la compactación se lleva a cabo con el sistema Seismic en comparación con la compactación convencional en una frecuencia fija más alta.
· El efecto de aflojamiento de la superficie en materiales granulares que es un problema común para la compactación convencional se elimina en suelos granulares, lo que significa que la pasada estática hacia el final del proceso de compactación para la "compactación de acabado" podría omitirse.
· El sistema sísmico permite un ahorro de combustible de hasta un 10 % en comparación con la compactación convencional. En combinación con el modo ECO de Dynapac se puede esperar un ahorro de combustible de hasta un 25 %.
· La compactación en modo Seismic utiliza frecuencias más bajas en comparación con la compactación convencional. Esto ahorra combustible y energía, pero también establece claramente que la fuerza centrífuga no es una buena medida del rendimiento de compactación.
· La frecuencia de funcionamiento más baja también significa una disminución significativa en el desgaste de la máquina y los niveles de ruido.
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