Los ingenieros y técnicos de Peab Asfalt utilizan apps de simulación creadas con el software COMSOL Multiphysics® y Application Builder para realizar pruebas rápidas y eficientes de las propiedades del material del asfalto.

Las estaciones son el enemigo perpetuo de las carreteras y autopistas, donde los climas cambiantes pueden llevar a baches, grietas y montones de reparaciones. Determinar si se necesitan reparaciones—o incluso prevenir el deterioro en primer lugar—necesita amplias comprobaciones de las propiedades del material del hormigón asfáltico. Peab Asfalt, una subsidiaria de Peab Group y una de las compañías más grandes de Suecia, especializada en la producción y colocación de asfalto caliente, tibio o frío, está utilizando un método recientemente desarrollado para poner a prueba las propiedades del material del asfalto. Teniendo en cuenta que los métodos de ensayo anteriores eran caros y consumían mucho tiempo, este nuevo enfoque puede llevarse a cabo utilizando muestras de cualquier tamaño y los resultados están disponibles en cuestión de horas. El nuevo método de prueba utiliza apps de simulación creadas por el departamento de I+D en Peab Asfalt con el software COMSOL Multiphysics® y Application Builder para permitir a los ingenieros y técnicos llevar a cabo, independiente y eficientemente, pruebas múltiples.

Izquierda: Montaje experimental para comprobar la rigidez del hormigón asfáltico. Derecha: Aplicación de simulación utilizada para calcular la rigidez del material. La app lee medidas del test experimental de las propiedades del material del asfalto y permite a los ingenieros y técnicos determinar rápidamente si el material tiene la rigidez ideal para el entorno en el que va a ser utilizado. En la figura se muestra la app corriendo en un navegador web utilizando una licencia de COMSOL Server™.

Optimización de las propiedades del material del asfalto

Después de estar expuesto al entorno medioambiental durante largos periodos de tiempo, las propiedades del material del asfalto pueden cambiar, haciendo que el material sea más susceptible al deterioro. Adicionalmente, las propiedades del material son dependientes de la temperatura. "En clima frío, el hormigón asfáltico que es demasiado rígido puede llegar a agrietarse y degradarse," dijo Anders Gudmarsson, Director de I+D en Peab Asfalt. "Por otro lado, a temperaturas más cálidas, el asfalto con demasiada flexibilidad puede llevar a deformaciones permanentes." Para diseñar asfalto que pueda resistir condiciones de temperatur variable y que se adecúe de la mejor forma a un entorno específico, los ingenieros han de tener en cuenta el módulo de Young dinámico viscoelástico del asfalto, una medida utilizada para describir la rigidez del material.

Los métodos convencionales para determinar la rigidez y otras propiedades del material involucraban pruebas físicas extensas y caras, donde se aplicaban cargas cíclicas a una muestra de asfalto y se medían las deformaciones. Sin embargo, Gudmarsson ha desarrollado un nuevo método de prueba que utiliza medidas de la frecuencia de resonancia mecánica y cálculos numéricos como forma de determinar la rigidez. El método es el resultado del proyecto de doctorado de Gudmarsson, que fue supervisado por Nils Ryden, Jefe de Sección en Peab Grundteknik e I+D en Peab Anläggning, y financiado y soportado por la Administración Sueca del Transporte, el Fondo de Desarrollo de la Industria de Construcción Sueca (SBUF), el KTH Royal Institute of Technology y Peab Asfalt.

"Queríamos que esta técnica estuviera disponible en una escala más amplia de forma que permitiera a los técnicos de laboratorio tomar decisiones basadas en los resultados," dijo Gudmarsson. "Con COMSOL Multiphysics y Application Builder fuimos capaces de proporcionarla utilizando el entorno de software integrado de COMSOL® para crear una app de simulación que asimilara los resultados medidos y devolviera datos utilizables. Todavía más importante, fuimos capaces de diseñar una app de forma que pudiera ser utilizada por todo el mundo, incluso por aquellos sin conocimientos de simulación."

Durante el test de respuesta frecuencial, se toman medidas de resonancia en una muestra del asfalto para encontrar la respuesta dinámica del material. La muestra utilizada en el test puede ser de cualquier tamaño o forma, lo que hace que la prueba sea más fácil y rápida en comparación con los métodos anteriores. Después del test experimental, las medidas son leídas por la app de simulación, donde la rigidez -en este caso, el módulo dinámico- del asfalto es calculado para un amplio rango de frecuencias. La app de simulación trabaja con curvas de respuesta frecuencial y determina las propiedades del material del asfalto que se está probando.

"Las pruebas de rigidez del hormigón asfáltico eran posibles anteriormente, pero los métodos de test convencionales eran caros, complicados y muy extensos de llevar a cabo," dice Gudmarsson. "Nuestro nuevo método es mucho más económico y la disponibilidad de una app de simulación para optimizar los resultados implica que cualquier ingeniero puede aprovecharse fácilmente de ella. Definitivamente vemos un gran potencial en el uso extensivo de las aplicaciones de simulaición en toda la compañía."

Sobre PEAB

Peab es una de las empresas de construcción y obras públicas más importante de la región nórdica con 13.000 empleados y cerca de 43 millones de coronas suecas en ventas netas. Las filiales del Grupo han situado estratégicamente sus oficinas en Suecia, Noruega y Finlandia. Peab Asfalt es una filial del Grupo Peab y es una de las mayores empresas especializadas de Suecia dentro de la producción y colocación de asfalto caliente, tibio y frío.