EL USO DEL DENSÍMETRO ELECTROMAGNÉTICO EN EL ASEGURAMIENTO DE CALIDAD DE LA COMPACTACIÓN DE MEZCLAS ASFÁLTICAS.
Resumen investigación bibliográfica
Recientemente he completado una investigación documental (White, 2019) sobre el uso del densímetro electromagnético en el aseguramiento de calidad de la compactación de mezclas asfálticas, y aprovecho de compartirles un resumen de lo que tienen que tener en cuenta para que todo salga muy bien.
El densímetro electromagnético es un tipo de densímetro no nuclear (DNN) introducido en los 1990 para el control y aseguramiento de calidad de compactación de mezclas asfálticas. El aparato ha evolucionado hasta el moderno modelo PQI 380, que usamos en COMPAVSA y que tomaré como base para aconsejar el mejor uso.
Esto es lo que hay que tener en cuenta:
- El equipo no es adecuado para el control de calidad porque la temperatura y la humedad de la mezcla asfáltica afectan sus mediciones. En cambio, sirve para el aseguramiento de calidad en mediciones del día siguiente, y puede reducir notablemente el número de núcleos (corazones) que se extraen.
- La interpretación de sus resultados, tanto de calibración de mezcla como mediciones diarias, necesita hacerse desde el punto de vista de la inferencia estadística. De otro modo los resultados no son confiables.
- El aparato mide la densidad, Gmb, de la mezcla por la atenuación de ondas electromagnéticas. El aparato puede devolver el porcentaje de vacíos de aire, VA, que calcula a partir de la densidad máxima teórica de la mezcla, Gmm, que se le introduce.
- Por cada tipo de mezcla asfáltica se tiene que realizar una calibración para determinar una desviación (“offset”) entre las mediciones y la determinación de Gmb de los núcleos extraídos. Este proceso lo explicaremos al detalle más adelante en este documento.
- La medición de un solo punto es más confiable que la del promedio de cinco mediciones contiguas.
Proceso de calibración recomendado
A continuación explicaremos el proceso de calibración del DNN que recomendamos. Tiene algunas modificaciones sugeridas respecto al método que aparece en (Asociación Mexicana del Asfalto, A.C., 2016):
Paso 1: Si se requiere determinar el porcentaje de vacíos de aire de la mezcla compactada hay que determinar la gravedad específica máxima de la mezcla asfáltica mediante el método ASTM D 2041 “Gravedad específica teórica máxima de la mezcla asfáltica”. Este dato es requerido por el aparato para poder expresar el porcentaje de vacíos de aire (pero no para calcular la Gmb, que se hace de forma directa).
Paso 2: Marcar un área de carpeta asfáltica tendida de una longitud de 3 metros por un ancho de 1.5 metros. Ubicar aleatoriamente (Secretaría mexicana de Comunicaciones y Transporte, 2001) cinco (5) lugares dentro de ese lote y realizar mediciones únicas con el densímetro en cada lugar.
Paso 3: Extraer núcleos o corazones exactamente en el lugar donde se midió con el densímetro y determinar su Gmb en el laboratorio. No usar el método del promedio de cinco mediciones en un solo lugar.
Paso 4: Hacer inferencia estadística por contrste de medias (Secretaría mexicana de Comunicaciones y Transportes, 2003) entre ambos grupos, y evaluar si existe una diferencia (“offset”) entre ambos, que habría que sumarle o restarle a cada medición del DNN. Sugerimos usar una confianza estadística del 95 %.
Ahora veamos el siguiente ejemplo de un proyecto real:
Tabla 1. Mediciones realizadas para calibración de densímetro electromagnético.
La recomendación es analizar estos resultados estadísiticamente. El método adecuado es una prueba “t” para contraste de medias de dos muestras. Se puede hacer en MS Excel, o bien en Minitab, como lo haremos a continuación contrastando dos medias (Khan, 2013).
La diferencia observada entre ambas medias es de -0.063; es decir, habría que restarle esa cantidad a cualquier medición con el densímetro para obtener la densidad con corazones, que se considera como referencia.
El análisis de Minitab (ver figura 1) refiere que, con el 95 % de confianza, la diferencia u “offset” entre las dos medias varía en el rango de -0.093 y -0.034 [-0.093,-0.034].
Se recomienda que este procedimiento se repita varias veces a medida que va avanzando el proyecto, para ir validando el rango de confiabilidad del “offset” que solicita el DNN.
Metodología recomendada para tramo de prueba y lotes
Para finalizar, hago un comentario sobre la metodología propuesta por la referencia (Asociación Mexicana del Asfalto, A.C., 2016) para la evaluación del tramo de prueba (ver figura 2). Esta metodología de treinta mediciones en posiciones a cada 25 metros no conforma un muestreo aleatorio, por lo que no debería ser utilizada. Por el contrario, la metodología adecuada para el muestreo, evaluación y aceptación o rechazo de lotes compactados debe ser aleatoria, tal como se establece en la norma mexicana (Secretaría mexicana de Comunicaciones y Transporte, 2001), y como se indica en la figura 3; y con un mucho menor número de muestras sería más que suficiente para concluir con confianza sobre los hallazgos.
A diferencia de los procesos de calibración y de evaluación del tramo de prueba, la metodología propuesta por (Asociación Mexicana del Asfalto, A.C., 2016) para la evaluación de los lotes de obra terminada sí constituye un muestreo aleatorio, y recomendamos seguirla de manera indistinta que el método de la (Secretaría mexicana de Comunicaciones y Transporte, 2001), siempre que las decisiones de aceptación o rechazo de cada lote se hagan por inferencia estadística, tal como en (Secretaría mexicana de Comunicaciones y Transportes, 2003).
Conclusiones
Como conclusión establecemos lo siguiente:
- El DNN puede utilizarse como un sustituto de los corazones o núcleos para la determinación de la Gmb de la mezcla asfáltica compactada desde el siguiente día de su tendido. Para tal fin, se requiere realizar una calibración individual entre densímetro y núcleos para cada tipo de mezcla asfáltica.
- El DNN no debe usarse como instrumento para el control de compactación diario debido a la importante influencia que tienen sobre la operación del aparato la temperatura y la humedad superficial de la mezcla asfáltica.
- Todo el uso del DNN, tanto la calibración, como la evaluación del tramo de prueba, como en la evaluación de los lotes compactados, debe hacerse empleando pensamiento estadístico, según las normas mexicanas para muestreo aleatorio y para inferencia estadística. El análisis de datos puede ser asistido por software como MS Excel, Minitab, Statgraphics, SSPS, entre otros.
Trabajos citados
Asociación Mexicana del Asfalto, A.C. (2016). Control y aseguramiento de calidad para mezclas asfálticas en caliente de granulometría densa de alto desempeño. (Vols. Protocolo AMAAC PA-MA 02/2016.).
Khan, R. M. (2013). Problem Solving and Data Analysis Using Minitab: A Clear and Easy Guide to Six Sigma (Vol. https://elibro.net/es/ereader/udc/177986?page=223). Wiley.
Secretaría mexicana de Comunicaciones y Transporte. (2001). CAL. Control y aseguramiento de calidad. Control de calidad. Criterios estadísticos de muestreo. Norma mexicana de carreteras(M·CAL·1·02/01), 1-10.
Secretaría mexicana de Comunicaciones y Transportes. (3 de julio de 2003). CAL. Control y aseguramiento de calidad. Control de calidad. Análisis estadísticos de control de calidad. Norma mexicana de carreteras(M·CAL·1·03/03), 1-43.
White, G. (2019). Evaluation of a non-nuclear density gauge as an alternate to destructive coring for airport asphalt acceptance testing. SN Applied Sciences, 1:921.
Khan, R. M. (2022). Six Sigma Statistics using Minitab 21. Green Belt Edition. ISBN 9798427845953.
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Artículo por: Freddy Sánchez-Leal trabaja con COMPAVSA; Maestro en ingeniería civil por la UNAM, consultor geotécnico e investigador especializado en geomateriales para carreteras.
