Fabrizio Apostolo

Compattazione Intelligente

Un’esperienza ultraventennaleDALLE PRIME MISURAZIONI DI SUCCESSO AI MODERNI SISTEMI DI MISURA, VISUALIZZAZIONE, DOCUMENTAZIONE DELLE ATTIVITÀ DI COMPATTAZIONE, FINO ALLE PIÙ RECENTI EVOLUZIONI IN CHIAVE SATELLITARE E DI GESTIONE FLOTTE. VIAGGIO DI LESTRADE NELLE PIEGHE DELL’“INTELLIGENT COMPACTION” DI SCUOLA BOMAG, CHE, GRAZIE ALLA REGOLAZIONE AUTOMATICA DELL’AMPIEZZA, CONSENTE DI OTTIMIZZARE IN TEMPO REALE E RENDERE QUALITATIVAMENTE INECCEPIBILI LE LAVORAZIONI.

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La tradizione dell’innovazione. Tratto distintivo arduo, anche se fortunatamente non raro, da riscontrare in campo industriale che coinvolge in pieno tutto lo

spettro della temporalità: il passato, ovvero la storia, che significa preziosa esperienza accumulata, e il futuro, ov-vero la ricerca, che vuol dire preziosissima apertura al pro-gresso tecnico. Una storia emblematica di questo approccio è quella della compattazione intelligente di terre e asfalti, condotta da macchine sempre più sofisticate e in qualche caso con le spalle coperte da un know how ultraventennale. Un esempio degno di approfondimento, a questo proposi-to, è quello di Bomag, noto player globale tedesco entrato poco più di un decennio fa a far parte del gruppo francesce Fayat e molto radicato anche nel nostro Paese. Fa data al 1994, infatti, la messa a punto del sistema di misura del-la compattazione denominato BTM 05, integrato con il si-stema di documentazione BCM 03. L’interpretazione del-le sigle già spiega molto: BTM (Bomag TerraMeter) misura Bomag TerraMeter) misura Bomag TerraMeterl’interazione tra l’accelerazione del tamburo vibrante e la rigidità dinamica del terreno, che in genere aumenta con il procedere della compattazione. Quanto più è elevata la ri-gidità di quest’ultimo, maggiore è l’accelerazione di ritorno del tamburo: BTM 05 rileva proprio questa accelerazione determinandone un valore definito Omega. Quanto questi è più elevato, tanto migliore è la compattazione. BCM (Bo-mag Compaction Management), da parte sua, consente di visualizzare graficamente i risultati della compattazione, nonché di produrre la documentazione riguardante l’intero processo che potrà essere sottoposta ad analisi impiegan-do il software BCNWIN (ancora una sigla: Bomag Compac-tion Management Windows). Mentre oltreoceano Roberto Baggio ci porta verso la finale di Pasadena nei Mondiali di USA ’94, insomma, in Europa sono già state gettate le basi del controllo dinamico della compattazione.Chi ben comincia, come si suol dire, è a metà dell’opera. O comunque è senz’altro a buon punto di un cammino che soltanto un anno più tardi, nel 1995, avrebbe portato all’im-missione sul mercato della versione 05 del sistema BCM,

pietra miliare nel campo della compattazione intelligente, che va subito a braccetto con sistemi di misurazione della compattazione ulteriormente evoluti denominati BEM (per la determinazione del modulo di rigidità dinamico Evib del materiale da compattare) e BTM plus (evoluzione dello sto-rico TerraMeter). Le successive “milestone”: l’avvento del GPS in cantiere (la prima tecnologia che lo consente si chia-ma BCM Positioning) e l’applicazione dell’“intelligent com-paction” alle pavimentazioni in conglomerato bituminoso di cui ci siamo occupati più volte su questa stessa testata e il cui esito finale saranno le generazioni di rulli Asphalt Ma-nager e poi Asphalt Manager II. Un passaggio che avviene integrando BCM 05 con il sistema di rilevazione GPS Bomag Startfire. Ultimi capitoli di questa vicenda di innovazione: la messa in rete delle informazioni, ovvero la gestione intelli-gente non solo della compattazione di una singola macchi-na, ma di un’intera flotta (BCM Net), e un sistema di gestio-ne della compattazione tramite GPS non solo intelligente, ma anche e soprattutto di estrema praticità e semplicità di utilizzo (BCM Start). Fattori chiave, in ogni storia d’innova-zione, per determinarne la massima diffusione.

Origini: “la rivoluzione” BTM-BCMCompattazione intelligente di casa, dunque, e da moltis-simi anni. Esito di una ricerca permanente effettiva che prima ha puntato sulla messa a punto di un sistema che fosse in grado di regolare in automatico, a discrezione dell’operatore, l’energia richiesta per ottenere un’ottima-le compattazione, senza sprechi. Il punto chiave per rag-giungere l’obiettivo: l’esame continuo dell’interazione tra il tamburo e la rigidità del materiale da compattare. Alle soglie del Terzo Millennio, la tecnologia di punta sul fron-te della misurazione è l’abbinata BEM-BTM, che consento-no di rilevare la rigidità del terreno in MN/m2 in tempo re-ale durante la compattazione, calcolandola, per l’appunto, in base alla correlazione tra la forza di contatto con il ter-reno e l’infossamento del tamburo del compattatore. “Il cosiddetto modulo di vibrazione Evib con l’unità MN/m2 -

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1. Panoramica del sistemadi controllo dinamico della compattazione Bomag su tutta la superficie

2. Rullo monotamburo Bomag: la storia dell’“intelligent compaction” prende avvio dalle terre e arriva agli asfalti

3. BCM Positioning: rilevamento preciso della posizione del rullo con la stazione di riferimento

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spiegavano allora da Bomag - è in correlazione diretta con i moduli di deformazione EV1 o EV2 della prova di piastra secondo la norma DIN 18134”. La tecnica diventa un pun-to di riferimento per le normative tedesche riguardanti le opere in terra e le costruzioni stradali, mentre il concetto di controllo dinamico della compattazione di tutta la su-perficie viene integrato anche nelle normative austriache, svizzere e finlandesi. Se le tecniche di misura citate han-no il loro punto di forza in un sistema di sensoristica già decisamente avanzato, la “casa” dei dati di gestione della compattazione si chiama BCM 05, impiegato inizialmen-te per completare i sistemi di misurazione dei rulli vibran-ti monotamburo (terre). Tra le sue peculiarità, il fatto di essere user friendly e, per la sua robustezza, particolar-mente adatto a essere utilizzato in innumerevoli situazio-ni di cantiere: strade, ferrovie, aeroporti, dighe, discariche e superfici industriali. Con BCM i dati che arrivano dal ter-reno (e poi dall’asfalto), elaborato da un apposito softwa-re, possono essere visualizzati e gestiti tramite un pratico tablet per quindi essere trasferiti, via memorystick, al pc. Il passo successivo è, come si diceva, l’introduzione della tecnologia satellitare, che avviene attraverso BCM 05 Po-sitioning, software che prevede il collegamento di sistemi GPS/ATS locali agli strumenti di misurazioni Bomag. Con BCM Positioning siamo già in piena era di compattazione intelligente applicata non solo ai rulli per terre, ma anche per asfalto, tema su cui diremo tra breve. Il sistema con-sente tra l’altro di rilevare la posizione della macchina con una precisione fino a 5 cm. Grazie all’impiego del satel-lite, viene scongiurato in pratica ogni rischio di manovra errata o manipolazione riducendo sensibilmente lo stress dell’operatore durante la registrazione e l’attribuzione dei valori di misura.

Dalla terra all’asfaltoControllare la compattazione già nel corso della compatta-zione stessa. È l’obiettivo raggiunto da Bomag, prima con i rulli monotamburo per terre e poi anche con quelli per asfalto, a partire dallo sviluppo di una tecnica di misura-zione che, superata la fase pioneristica, trova un suo pieno sviluppo a partire dalla determinazione continua dell’Evib (evoluzione del citato Omega), un valore di misurazione fi-sico correlato direttamente con la prova di piastra applica-ta nella costruzione in terra e stradale che esprime, come detto, il collegamento tra la forza dei contatto del suolo e l’infossamento del rullo. Con la modifica del valore Evib l’operatore può essere così permanentemente informato sull’avanzamento della compattazione. Il risultato finale: l’efficacia dell’attività viene sensibilmente migliorata evi-tando passaggi inutili e dispersivi, identificando in tempo reale i punti deboli, riducendo le prove di controllo e ot-timizzando i costi. La chiave di tutto, ma sempre più raf-finata, è ancora una volta l’interazione tra l’accelerazio-ne del rullo vibrante e la rigidità dinamica della superficie, che aumenta con l’aumentare della compattazione così come l’accelerazione del tamburo. “I sensori di misurazio-ne - spiegano da Bomag - registrano questa accelerazio-ne e determinano la forza effettiva di contatto tra il suolo

e il rullo; in questo modo si ottiene una curva di carico e di scarico per ogni giro dell’eccentrico all’interno del tamburo. L’area racchiusa in questa curva corrisponde all’energia ri-lasciata dalla compattazione. Il valore Evib si ottiene dalla curva di carico, visto che è collegata alla rigidità del suolo”. La tecnica di misurazione Evib ha dunque aperto le por-te anche alla compattazione intelligente dell’asfalto. Spia-nando la strada, usando una metafora più legata al nostro settore, all’affermazione dei rulli cosiddetti Asphalt Mana-ger, oggi arrivati alla seconda generazione, che alla misu-razione Evib affiancano l’impiego di sensori di temperatura integrati: quando la temperatura di compattazione supera i 100°C generalmente si può utilizzare il valore di rigidità determinato dal rullo come indicazione per la qualità della compattazione. Sull’“intelligent compaction” dei conglome-rati bituminosi sono già intervenuti su leStrade, in passato, alcuni specialisti Bomag (Hans-Josef Kloubert e Wolfgang Wallrath, “Rulli intelligenti per strati da manuale”, leStrade 11/2012 sezione Macchine). Un aspetto sottolineato dai due autori in quella sede riguarda la continua implementa-zione della tecnica in ragione dei dati raccolti dalle nume-rose esperienze che si sono susseguite negli anni, in ogni

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contesto viario: “Studi e feedback sistematici dei più diver-Studi e feedback sistematici dei più diver-Studi e feedback sistematici dei più diversi lavori hanno portato a un ulteriore sviluppo dei criteri di regolazione e al raffinamento dell’algoritmo per la regola-zione automatica dell’ampiezza in funzione della rigidità. Alla base di questi calcoli vi sono i dati delle correlazioni Evib-densità e delle relative temperature di compattazio-ne categorizzate per tipo di conglomerato, spessore dello strato e altre condizioni di applicazione”. In molte tipologie di cantieri (dagli strati sottili allo splittmastix) in ogni an-golo del globo rulli Asphalt Manager hanno così già potu-to eseguire lavorazioni pienamente a regola d’arte, senza sprechi energetici, sotto o sovracompattazioni, regolando in automatico l’ampiezza più idonea e lasciando all’opera-tore, data la semplicità d’utilizzo del sistema, soltanto l’o-nere delle guida (il sistema, tuttavia, consente anche la selezione manuale fino a sei ampiezze fisse, il che è cru-ciale per esempio nelle applicazioni speciali).

Rulli satellitariSemplicità d’uso: è questa la strada maestra che, in casa Bomag, sta per esempio calcando la compattazione intel-ligente con supporto di GPS, tecnica fino a ieri considera-

ta da molti operatori ancora troppo complessa e costosa. La risposta della casa tedesca si chiama BCM Start, un si-stema molto semplice, robusto e coveniente per la docu-mentazione delle passate e temperatura dell’asfalto. BCM Start è composto dal tablet BCM PC con touch screen, con software BCM già integrato e il ricevitore GPS Bomag Startfire. Con questo kit, gli operatori possono vedere la loro posizione e il numero di passate completate duran-te le operazioni di compattazione, sapere se gli obietti-vi sono stati raggiunti o quando sono necessari ulteriori passaggi. Un documento PDF mostra l’area compattata con statistiche di valutazione delle passate e temperatu-ra di compattazione dell’asfalto. L’altra novità, presentata al Bauma 2013, ci porta alle so-glie di un’ulteriore rivoluzione: la compattazione intelligente che passa dalla sigola macchina a un’intera flotta, attraverso il collegamento in rete di tutti i mezzi che partecipano alle fasi di posa e compattazione. È il concetto di gestione dati BCM Net: le informazioni relative a stato di compattazione, numero di passaggi e temperatura vengono scambiate tra le macchine. Il raffreddamento del conglomerato viene ri-levato e messo a disposizione di tutti coloro i quali parteci-pano alla lavorazione in un dato intervallo, migliorando così ulteriormente e uniformando l’intero processo di asfaltatu-ra. “Leggere il gioco”, letteralmente, proprio ma anche del compagno di lavorazione, diventa per un rullista un signifi-cativo valore aggiunto, strumento prezioso per raggiunge-re, in tempi prefissati e senza sprechi o ridondanze, l’obiet-tivo finale della qualità. “Quando vengono impiegati più rulli - notano da Bomag - Quando vengono impiegati più rulli - notano da Bomag - Quando vengono impiegati più rulliil rispetto dello schema di compattazione perfetto e quin-di la sincronizzazione è una condizione importante per alti standard di qualità. A tal fine i rulli tandem vengono attrez-zati con ricevitori GPS e collegati tramite una rete senza fili. Le macchine trasmettono continuamente la propria po-sizione, i valori di compattazione e la temperatura dell’a-sfalto al server”. I dati vengono aggiornati ogni cinque sesfalto al server”. I dati vengono aggiornati ogni cinque sesfalto al server -condi e il server distribuisce la “nuova immagine” a tutti gli utenti della rete. In questo modo, l’operatore, che visua-lizza le informazioni rese accessibili dalla rete tramite il di-splay BCM 05, può seguire il proprio progresso di compat-tazione e quello degli altri rulli. Il sistema BCM è composto da un server, un modulo WLAN per ogni rullo coinvolto nel processo e del software BCM Net. Ogni macchina, inoltre, deve essere equipaggiata con il display BCM 05 e con il si-stema Bomag Starfire GPS. Un job report recente di successo di questa tecnologia job report recente di successo di questa tecnologia job reportdi rete ci porta in Lituania, lungo l’itinerario E262 che collega Varsavia e San Pietroburgo, dove l’impresa Pa-nevezio Keliai ha utilizzato BCM Net per il controllo del lavoro di compattazione eseguito da quattro rulli opera-tivi contemporaneamente. Senza bisogno di commenti il giudizio finale di Tomas Baciunas, manager dell’impre-sa: “Questo è definitivamente lo standard che migliore-rà qualità ed efficienza. Un serbatoio di dati che si rivela un’autentica miniera di informazioni utili per l’ottimiz-zazione del processo e per la definizione di procedure operative sicure”. nn

4. Determinazione del modulo di rigidità Evib

5. Rullo Asphalt Manager con adattamento continuo e automatico dell’ampiezza e relative forze di contatto durante la compattazione

6. BCM Start, soluzione completa per terre e asfalti

7. Display BCM 05

8. BCM Net consente lo scambio di informazioni tra macchine di posa e compattazione

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