Nos guste o no, la automatización está cada vez más presente en nuestro día a día. Cada vez que pasamos por un peaje en la autopista, subimos a un autobús o a un tren, llenamos el depósito de combustible o recibimos un correo electrónico recordatorio, hay alguna forma de automatización en segundo plano. Y todo está diseñado para facilitarnos la vida de alguna manera.
Parece inevitable que este viaje hacia la automatización y la aplicación asociada del Internet de las cosas (IoT) se acelere. La actual crisis de Covid-19 ha reforzado esta tendencia y, en todo caso, ha agilizado la necesidad de automatización en ciertos ámbitos de nuestra vida.
Pero, ¿tiene miedo el sector de los ensayos de materiales a la automatización? Sí, creemos que sí.
En muchos casos, los laboratorios de materiales de construcción se han resistido a automatizar sus procesos de ensayo debido a la percepción de que los equipos de ensayo son más caros. Además, existe el temor añadido de abandonar las metodologías y los procesos de ensayo tradicionales "probados y fiables" a los que estamos acostumbrados.
Es una pena, porque hay muchas actividades dentro de un laboratorio de materiales de construcción que requieren la intervención de un operador especializado. Muchos procesos pueden beneficiarse de las ventajas de la automatización de los ensayos que, en la mayoría de los casos, compensarían la diferencia en la mayor inversión de capital inicial de los equipos de ensayo
Consideremos algunas de estas ventajas con un poco más de detalle:
Mejor uso de su personal cualificado;La automatización permite que muchas tareas sean realizadas por un operador menos cualificado, liberando el tiempo de sus ingenieros o técnicos experimentados para que puedan dedicarse a actividades de mayor valor. .
Mayor rendimiento y eficiencia: Al ser necesarias menos intervenciones manuales, como la introducción de datos y los ajustes de las válvulas, se reduce en gran medida el número de posibles errores que pueden derivarse de una mala comunicación entre varios operarios. Esto también reduce la posibilidad de errores humanos.
Resultados coherentes y repetibles: Los procesos automatizados mejorarán inevitablemente la coherencia y la precisión de los resultados, la repetibilidad y la integridad general de los datos.
Promueve el distanciamiento social para mantener la seguridad: La automatización hace que se necesiten menos operarios para realizar un ensayo, y prácticamente se eliminan las operaciones manuales, como el ajuste de las válvulas o el control de la carga. Esto hace que sea mucho más fácil para un director de laboratorio aplicar normas de distanciamiento social seguro, dado el clima actual al que todos nos estamos acostumbrando.
¿Cuál es la situación de la automatización para la preparación de muestras?
Hoy en día es difícil encontrar laboratorios de ensayos de materiales de construcción que compacten manualmente las probetas para los ensayos Proctor o Marshall. Es mucho más habitual el uso de compactadores automáticos o giratorios que, además de mejorar la propia compactación y la repetibilidad en la preparación de las muestras, no sólo liberan a los operarios de realizar tareas tediosas y que requieren mucho tiempo, sino que también ayudan a evitar posibles daños relacionados con la compactación manual. Sin embargo, aunque la aplicación de la automatización a estos procesos de preparación de muestras se ha generalizado, su implantación es menor en los sistemas de ensayo y medición, donde los sistemas semiautomáticos o incluso manuales siguen acaparando el protagonismo. Si observamos los principales materiales de construcción que se suelen ensayar en los laboratorios, vemos que su implantación es un tanto azarosa.
Las aplicaciones de automatización en la mecánica de suelos todavía tienen un largo camino por recorrer...
En mi experiencia visitando muchos laboratorios de mecánica de suelos, todavía me sorprende pensar que ensayos de larga duración como los de mecánica de suelos (consolidación, corte, triaxial) que requieren una recogida de datos y un seguimiento continuos, todavía no están totalmente automatizados en la mayoría de los laboratorios.
La pérdida y/o inconsistencia de los datos en estos ensayos hace que tengan que realizarse varias veces, con lo que se pierde mucho tiempo: horas para la preparación de las muestras; días y, en algunos casos, semanas para los ensayos propiamente dichos. Aunque los sistemas automáticos de recogida de datos (a través de sistemas de adquisición de datos) se han adoptado de forma generalizada, en muchos casos el proceso de ensayo sigue siendo manual o semiautomático. Los operarios tienen que interactuar a lo largo de las distintas fases del ensayo (saturación, consolidación, rotura) abriendo y cerrando las válvulas manualmente. Esta intervención genera numerosas y variadas interacciones en las que pueden introducirse errores que comprometan la precisión de los resultados.
La implementación de sistemas automatizados como el Edómetro Automático Computarizado (ACE EmS), )la Máquina Automática de Ensayos de Corte (Shearmatic EmS) o los Sistemas Automáticos de Ensayos Triaxiales (Autotriax2 o AutotriaxQube), supone un gran beneficio no sólo para los laboratorios avanzados, universidades o entidades de investigación, sino también para los contratistas o laboratorios comerciales.
¿Qué hay de la automatización en los ensayos de hormigón, cemento y otros materiales de albañilería?
Estos son, sin duda, los materiales de construcción más probados en la actualidad. A excepción de los ensayos especiales o avanzados, como el módulo de elasticidad (MOE) y los ensayos controlados por desplazamiento (hormigón reforzado con fibra o hormigón proyectado), los ensayos habituales de compresión y flexión estándar son rápidos y en muchos laboratorios se ensayan cientos de muestras diariamente.
Cumplimiento de las normas internacionales
Como ocurre con otros materiales frágiles, el hormigón muestra un comportamiento diferente bajo altas tasas de carga que bajo una tasa de carga lenta o estática. En particular, la resistencia aumenta a medida que se incrementa la tasa de carga. Esto está relacionado principalmente con el mecanismo de fluencia que permite el aumento de la deformación en el tiempo y la aparición de microfisuras.
Por esta razón, las principales normas internacionales exigen que se aplique una tasa de carga específica hasta la rotura de la probeta dentro de una tolerancia estricta.
Por esta razón, las principales normas internacionales exigen que se aplique una tasa de carga específica hasta la rotura de la probeta dentro de una tolerancia estricta.
Además, se puede trazar el gráfico de tensión frente al tiempo y se calcula la tasa de carga media aplicada durante el ensayo en el momento de la rotura, lo que demuestra que el ensayo se ha realizado dentro de las especificaciones de la norma.
Así pues, no sólo se mejora la fiabilidad de los resultados (aplicación de la tasa de carga correcta), sino también la integridad de los datos (importación directa de las dimensiones y el peso de la muestra mediante el uso de dispositivos de medición conectados a la máquina) y la trazabilidad (integración con LIMS, identificación de la muestra mediante códigos de barras, etc.). Todo ello tiene un enorme valor para un laboratorio, su personal y sus clientes.
Además, hoy en día la investigación y aplicación de modernos equipos electrónicos e hidráulicos ha permitido desarrollar máquinas automáticas para realizar ensayos de compresión y flexión en hormigón, cemento, mortero y otros materiales de albañilería conformes tanto a las normas EN como a las ASTM y AASHTO, a precios similares a los de los sistemas semiautomáticos tradicionales.
La automatización también desempeña un papel importante en la realización de métodos de ensayo avanzados. Históricamente, estos ensayos se realizaban sobre todo en universidades o laboratorios de investigación. Pero hoy en día, se están haciendo cada vez más populares.
El uso de una máquina de compresión automática es útil porque la máquina realiza estas pruebas críticas sin intervención humana. Ya no es necesario contar con un técnico experto y altamente cualificado para realizar estos ensayos y calcular los resultados finales. Con la automatización, éstos pueden ser calculados por el software de acuerdo con las principales normas internacionales.
Mientras tanto, los ensayos automáticos de asfalto avanzan a buen ritmo...
En los laboratorios de asfalto, el proceso de adopción de sistemas totalmente automatizados ha sido bastante popular en los últimos años, pero por diferentes razones.
Varios estudios pusieron de manifiesto la falta crítica de repetibilidad en las pruebas tradicionales, tanto para el ligante como para la mezcla asfáltica. Esto llevó a la creación de métodos basados en el rendimiento -como SuperPaveTM- que dependen en gran medida de la automatización para ser eficaces y fiables.
Por ejemplo, en la clasificación del rendimiento del ligante, las pruebas como la penetración y los puntos de reblandecimiento -que siguen siendo populares como prueba manual- han sido sustituidas por pruebas totalmente automatizadas como el recipiente de envejecimiento a presión , el reómetro de corte dinámico (DSR) and y el reómetro de viga de flexión (BBR). .
Lo mismo ocurre con los ensayos de rendimiento de las mezclas asfálticas. Con un sistema de ensayos totalmente automatizado -como los equipos de Rueda de Hamburgo de última generación o el Equipo de rendimiento de mezclas asfálticas (AMPT Pro) para ensayos dinámicos- la posibilidad de ajustar automáticamente los parámetros de la prueba a una resolución de datos más alta que los modelos manuales, hace que los resultados sean repetibles y asequibles.
¿Qué significa esto para las pruebas de asfalto? En primer lugar, la automatización agiliza las operaciones de un laboratorio. Tomemos como ejemplo el DWT Hamburg Wheel Tracker de IPC Global. Permite programar tanto el precalentamiento con agua como con aire, de modo que cuando la muestra está acondicionada, el ensayo se inicia automáticamente.
Esto tiene dos grandes ventajas:
- La máquina no tiene que trabajar tanto y requiere menos mantenimiento a largo plazo; y
- Elimina el tiempo de inactividad normalmente asociado al acondicionamiento de la mezcla asfáltica, liberando al operario para que pueda realizar otras tareas más importantes.
En segundo lugar, la automatización hace que la extracción de ligantes sea más rápida y eficaz. Los métodos tradicionales de extracción con disolventes se basan en un proceso manual. Esto significa que las pruebas son lentas y crean situaciones peligrosas, debido a la toxicidad de los disolventes clorados utilizados en esta operación.
La popularidad de los sistemas totalmente automatizados de bucle cerrado, como el Extractor Automático de Bucle Cerrado de Mezcla Caliente de Asfalto (PAVELAB50 or PaveAnalyzer), no sólo mejora la calidad del resultado del contenido del ligante, sino que resuelve un problema crítico de seguridad y medioambiental al que se enfrentan los laboratorios. El sistema totalmente sellado evita las emisiones de vapores de disolvente en el laboratorio (y el uso de campanas y sistemas de protección de los operarios), al tiempo que permite reciclar casi el 100% del disolvente utilizado, con evidentes ventajas económicas y medioambientales.
Conclusión
Hay pocas dudas sobre la conveniencia de implementar estos sistemas en una industria basada en el control y la precisión de las mediciones que servirán de base para la construcción de las estructuras que afectan a tantas personas.
En resumen, la automatización en los ensayos de materiales de construcción puede tener un gran impacto en las operaciones de su laboratorio. Desde el punto de vista humano, nos libera de pruebas tediosas y que requieren mucho tiempo. Desde el punto de vista técnico, cualquiera puede ser un técnico experto en ensayos, ya que los resultados son fiables y precisos. Y, por último, el nivel de interacción entre los operadores disminuye, lo que ayuda a todos a mantenerse seguros en este nuevo mundo que estamos viviendo.