Mejora continua en el proceso de compactación

Resumen

La calidad es uno de los tópicos fundamentales en los proyectos de construcción o conservación de pavimentos de COMPAVSA.

Para llevarlo a cabo usamos la metodología Six Sigma, en particular el ciclo DMAIC. En este artículo presentamos de manera simple un ejemplo de aplicación, confiando en que pueda ser útil para otros colegas dedicados a la construcción. Se trata de la construcción de una subrasante en un pavimento flexible en las instalaciones de la planta de manufactura de Toyota en Baja California, México.

El parámetro seleccionado es la variabilidad del módulo de Elasticidad del suelo, medido con el deflectómetro de impacto ligero (LWD), dentro de los lotes de capa terminada.

El ejemplo muestra la definición del parámetro a medir, la medición con muestreo aleatorio, el análisis estadístico con ayuda de Minitab, el reporte de la no conformidad con recomendaciones (soluciones) para la mejora, la reevaluación y liberación de la no conformidad, y las recomendaciones para el control. COMPAVSA usa el coeficiente de variación de las mediciones como un motivador u objetivo para aumentar este aspecto de la calidad de nuestros productos y servicios basado en la reducción de la variabilidad.

Introducción

Recientemente estamos ejecutando una obra de pavimentación en Toyota TMMBC aquí en Tijuana, B.C., y que involucra la construcción de un pavimento con base hidráulica y carpeta asfáltica, apoyado sobre una subrasante mejorada.

La oportunidad es propicia para mostrarles la aplicación del ciclo DMAIC, de la metodología Six Sigma, que comúnmente utilizamos en COMPAVSA para evaluar la calidad de nuestros procesos y del producto que le entregamos a nuestros clientes.

Calidad y Six Sigma

La calidad es un constructo definido por cuatro conceptos fundamentales, como lo son: la competitividad, la productividad, la variabilidad, y la mejora continua (Gutiérrez Pulido, 2013). En COMPAVSA creemos en que procurar la calidad en nuestros productos y servicios nos vuelve más competitivos, y constituye un diferenciador de gran importancia, y nos hace ser más eficientes. En COMPAVSA, tal como demostraremos en este artículo, nos enfocamos en reducir la variabilidad para aumentar la calidad, evaluando las fuentes que causan la variabilidad, y observando el pensamiento estadístico en las normas mexicanas.

La calidad es una pretensión que no termina porque en cada ciclo se busca mejorar un poco más.

La metodología Seis Sigma (o “Six Sigma”, por su nombre en inglés) fue propuesta en los 1980 por Bill Smith con el objetivo de reducir la variabilidad, y para reducir o eliminar los defectos o fallos en la entrega de un producto o servicio. (Vivekananthamoorthy, 2011). A su vez, DMAIC (por sus siglas en inglés) es un ciclo de acciones compuesto por las siguientes acciones:

• Definir (“define”) el problema o defecto que se requiere corregir
• Medir (“measure”) con la finalidad de entender el problema o defecto y así poder encontrar una solución.
• Analizar (“analize”) las causas reales que están contribuyendo u ocasionando el problema, con la finalidad de cambiarlas.
• Mejorar (“improve”) determinando las mejoras que se deben realizar, y llevarlo a cabo.
• Controlar (“control”) luego de haber establecido las acciones de mejora, para mantener estos beneficios en el tiempo.

En lo particular de este artículo, utilizaremos la compactación de una capa de 20 cm de subrasante hecha de arena limosa (sedimento de toba arenosa llamado localmente “granito”). El parámetro de calidad que se controla es el módulo de Elasticidad del suelo compactado, medido con el deflectómetro de impacto ligero (LWD). (Dynatest, 2006).

Aplicación y resultados

En cuanto a los aspectos de la calidad a mejorar se escogió reducir la variabilidad del módulo LWD, en específico del coeficiente de variación (=desviación estándar entre la media). Disminuir el coeficiente de variación hará el proceso más predecible y estable, y disminuirá el número de pases necesarios para alcanzar el objetivo de la compactación.

El módulo de Elasticidad LWD es un parámetro geomecánico que se puede medir en capas de suelo compactado empleando un deflectómetro de impacto ligero que causa un impacto sobre una placa que posa sobre el suelo a medir. El módulo de Elasticidad es obtenido como una relación entre la presión de contacto en la placa y la deflexión que causa.

Para tal fin, el COMPAVSA empleamos un LWD de la marca Dynatest, modelo 3031, y la norma mexicana M·MMP·1·16/20, de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes.

Medición

Para ubicar los lugares de medición del módulo LWD en obra sobre los lotes de capas compactas y terminadas se utilizó la norma mexicana de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) M·CAL·1·02/01, que indica el muestreo aleatorio, de manera de que se puedan tomar muestras representativas y además con variable aleatoria que permite la aplicación de metodologías de hipótesis de inferencia y de cartas de control.

La siguiente figura muestra la ubicación de los puntos de medición de un sondeo aleatorio como el que usamos en Toyota.

Esta primera medición reportó un coeficiente de variación (V%) de 29, que de entrada luce bastante alto.

Analizar

De entre una serie de factores que pueden estar afectando al coeficiente de variación, revisados con un diagrama de espina de pescado (“fishbone diagram”), se encuentran el material de suelo, los operadores, la maquinaria, el clima y entorno, la humedad del suelo…pero nos decantamos por el patrón de compactación como un factor importante que al alterarlo se podría tener un primer gran impacto en la disminución del coeficiente de variación.

Mejorar

Para lograr la disminución del coeficiente de variación del módulo LWD del suelo compactado se evaluó con los operadores y el superintendente de obra el patrón de compactación. El patrón de compactación original está conformado de la siguiente manera:

Primera capa suelta de 10 cm:

Un ciclo con frecuencia de vibración alta.

Segundo ciclo con frecuencia de vibración baja.

Segunda capa suelta de 10 cm:

Tercer ciclo con frecuencia de vibración alta.

Ciclos cuatro y cinco con frecuencia de vibración baja.

Para mejorar la condición actual se pidió re humedecer el suelo con dos pases de pipa y luego re compactar con ciclo y medio de pase de compactación con frecuencia de vibración baja.

La acción produjo una reducción del coeficiente de variación de 29 a 20 % (30 % de disminución). Los lugares mejor compactados subieron un poco, mientras que los peores compactados aumentaron considerablemente su módulo LWD.

Controlar

Se conversó con el superintendente de obra y con los operadores para mantener las acciones que lleven a la homogenización de las acciones de compactación. Estamos interesados en subir el promedio de compactación (módulo LWD), pero también en que el coeficiente de variación sea lo más bajo posible, homogeneizando las acciones de compactación.

Para la realización del control se planteó la utilización de cartas de control basadas en el coeficiente de variación alcanzado por cada lote compactado.

En lo consiguiente se puede trabajar con mediciones de humedad en sitio utilizando el aparato “Speedy”, con la finalidad de ayudar a homogenizar la humedad de compactación del suelo. Se estima que estas acciones lograrán reducir el coeficiente de variación por debajo del 15 %.

_{Bibliografía}

_{Dynatest. (2006). Dynatest 3031 LWD Light Weight Deflectometer Owner’s Manual.} 

_{Gutiérrez Pulido, H. y. (2013). Control estadístico de la calidad y Seis Sigma. México: McGraw Hill Education.}

_{Khan, R. M. (2022). Six Sigma Statistics using Minitab 21. Green Belt Edition. RMKSixSigma.}

_{Vivekananthamoorthy, N. &. (2011). Lean Six Sigma. Chennai, India.}

_{Artículo por: Freddy Sánchez-Leal trabaja con COMPAVSA; Maestro en ingeniería civil por la UNAM, consultor geotécnico  e investigador especializado en geomateriales para carreteras}