mapeo termico

7/26/2019 Mapeo termico

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MAPEO TERMICO DE RUTAS DE ALTA MONTAA EINVERNALES

Expositor

Said Nazer Hidd ConstanzoIngeniero Mecnico

Departamento de MaquinariasSubdireccin de MantenimientoDireccin de Vialidad


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Definicin de mapeo trmico.

Es un estudio de la Temperatura de la Superficie de Pavimento(RST) utilizando un instrumento que se instala en un vehculo.

La recoleccin de datos se realiza durante los meses de inviernoen la noche realizando recorridos por la zona donde se quiere

obtener la informacin.

El mapeo trmico nos identifica donde se ubican las seccionesms fras y clidas de las carreteras invernales o de altamontaa.

Esta informacin permitir identificar la reas que tienen laprobabilidad de congelarse y de ese modo actuarproactivamente.

MAPEO TERMICO


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El Logger es el instrumento que captura la informacin enviada dela cmara infrarroja y la unidad de GPS y la almacena en la unidadde USB.

La cmara infrarroja captura dos informaciones mientras el equipova recolectando datos, que son RST temperatura sobre elpavimento en C; TA temperatura ambiental este instrumento sedebe instalar en la parte inferior del vehculo y lejos de cualquierfuente calrica que pueda alterar la informacin del mapeo trmico

MAPEO TERMICO

Instrumentos.


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Antena de unidad GPS, este elemento se conecta con los satlites y

en todo momento registra la localizacin del vehculo, con estainformacin el Logger asocia la temperatura de la superficie delpavimento (RST) y la temperatura del ambiente (TA) a unacoordenada de latitud y longitud especifica.

Cable de alimentacin de energa elctrica del instrumento.

MAPEO TERMICO


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Teora del mapeo trmico.

El mapeo trmico determina como la temperatura de la superficiedel pavimento varia de una posicin a otra bajo ciertas condicionesclimatolgicas definidas.

Entonces si conocemos las temperaturas actuales en un cierto

punto definido, se puede aplicar las diferencias conocidas a lo largode la ruta estudiada, para obtener una estimacin de la variacin dela temperatura de superficie del pavimento en toda la ruta. Delmapeo trmico se obtiene las huellas trmicas de la ruta.

COMO SE REALIZA EL MAPEO TERMICO


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Factores que influyen en la temperatura de la superficie del

pavimento (RST).

En la temperatura de la superficie del pavimento influyen una seriede factores, tales como, Factor de cielo, rural, cercana al agua,volumen de trfico, altitud, construccin de caminos, zonas urbanas,superficie del pavimento, puentes y tneles, que se observan en las

siguientes fotografas.



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Factores de variables climticas.

Las condiciones meteorolgicas tales como las nubes, vientos yhumedad van a influenciar el grado de enfriamiento que sufre unasuperficie del pavimento, estas variables climticas, se definen trestipos de condiciones.

Condicin extrema.

La condicin extrema es cuando el cielo est despejado y no hay

viento, de esta forma el enfriamiento de la superficie del pavimento

es sin restriccin y la prdida de calor es mayor, en esta condicin

se generan las mayores diferencias Tentre las zonas ms fras y

clidas de la ruta.

La diferencia mxima de una temperatura de la superficie de

pavimento (RST) a lo largo de una ruta puede estar entre 7 a 10

grados.



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Condicin hmeda.

La condicin hmeda es cuando el cielo est con nubes medias ybajas y el viento es moderado, esta condicin retarda elenfriamiento de la superficie del pavimento y se contrapone a lacondicin extrema. En esta condicin las nubes actan como unamanta y el viento mezcla las capas de aire reduciendo el

enfriamiento de la superficie del pavimento.



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La diferencia entre las secciones fras y tibias son limitadas, con

poca o sin variacin a lo largo de la ruta, estas variaciones semantienen entre 3 a 5 grados.

Condicin intermedia.

La condicin intermedia es cuando las nubes estn a altura media yviento suave , en esta condicin las nubes actan como una sabanay reflejan el calor hacia la superficie, previniendo el efecto deenfriamiento.



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Las diferencias entre las secciones fas y tibias no son tan

pronunciadas como las sealadas en la condicin extrema. Estasvariaciones estn entre 5 a 7 grados.



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Procedimiento para realizar el mapeo trmico.

Se instala el equipo en el vehculo que realizara las mediciones detemperatura de la superficie de las rutas.

El mapeo se debe efectuar en la noche y una hora con treintaminutos como mnimo despus de la puesta de sol.

La calzada debe estar idealmente seca o hmeda, dado que lacmara infrarroja toma la temperatura sobre la calzada y de estarcubierta con agua, nieve o hielo se toma la temperatura de estoselemento y no la de la superficie del pavimento.

El mapeo solo se debe realizar en rutas con concreto asfaltico o dehormign, ya que en caminos con agregado ptreos no son fiablelas mediciones que se realizan.



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Se deben planificar las rutas a mapear, de acuerdo a su longitud

mxima y as determinar el solapamiento que se debe realizar paracada tramo.

Se debe encender el equipo y dar tiempo para que el GPS seconecte con los satlites, la cantidad mnima de satlites que debetener el equipo son 5, lo ideal es contar con 8 ya que se obtiene

mayor exactitud de donde se estn realizando las mediciones.

Se debe instalar el USB que tiene la software de recoleccin dedatos asociado al equipo, en la pantalla se observan tres lecturasque corresponden a la RST, TA y GPS, las lecturas varian segn latemperatura de la superficie y ambiente de acuerdo al recorrido, ylos satlites aumentan o disminuyen de acuerdo a la recepcin de la

antena.Con el nivel de informacin que recolecta el Logger, significa quees capaz de almacenar una temperatura de superficie de pavimentocada 3,3 metros a 120 kilmetros por hora.



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Planilla de control del mapeo trmico.

Para el control de cada condicin y medidas que se realizan sedeben complementar con dos tipos de planillas que renen lainformacin que se va presentando a medida que se realiza la tomade datos cuando se ejecuta el mapeo trmico.



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Conductor 1Vehculo deMapeo

CAMIONETA Tipo deMuestreo

RUTA 60 CH Condicionesmeteorolgicasdel dia

Con ra o : Sec or : Fecha demuestro

Ruta N 1 2 3 4 5 6 7 8

Hora Inicio 21:50

Hora trmino 0:24

Distancia 133,2

COBERTURA

NUBOSA

0/8 Oktas

ALTURA NUBOSA Media Media Media Media

VELOCIDAD DEVIENTO

Calma Calma Calma Calma Calma Calma Calma Calma

DIRECCIN DEVIENTO

ESTADO DESUPERFICIE

Seco Seco Seco Seco Seco Seco Seco Seco

VISIBILIDAD Buena Buena Buena Buena Buena Buena Moderada Moderada

TRAFICO Sin Bajo Bajo Bajo Bajo Bajo Bajo Bajo

MOP Paso Los Libertadors

OBSERVACIONES METEOROL GICAS

08/08/2012

DETALLES DE LA RUTA


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OBSERVACIN DE

INSPECCIN

OBSERVACIN DE

INSPECCIN

OBSERVACIN DE

INSPECCIN

OBSERVACI N DE

INSPECCIN

OBSERVACIN DE

INSPECCIN

OBSERVACIN DE

INSPECCIN

OBSERVACIN DE

INSPECCIN

OBSERVACIN DE

INSPECCINCAMBIOS EN

CONDICIONES

METEOROLGICAS

CAMBIOS EN

CONDICIONES

METEOROLGICAS

CAMBIOS EN

CONDICIONES

METEOROLOGICAS

CAMBIOS EN

CONDICIONES

METEOROLGICAS

CAMBIOS EN

CONDICIONES

METEOROLGICAS

CAMBIOS EN

CONDICIONES

METEOROLGICAS

CAMBIOS EN

CONDICIONES

METEOROLGICAS

CAMBIOS EN

CONDICIONES

METEOROLGICAS

CAMBIOS EN LA

SUPERFICIE

CAMBIOS EN LA

SUPERFICIE

CAMBIOS EN LA

SUPERFICIE

CAMBIOS EN LA

SUPERFICIE

CAMBIOS EN LA

SUPERFICIE

CAMBIOS EN LA

SUPERFICIE

CAMBIOS EN LA

SUPERFICIE

CAMBIOS EN LA

SUPERFICIE

OBSERVACIONES

ADICIONALES Y

ERRORES DE

MUESTRO

OBSERVACIONES

ADICIONALES Y

ERRORES DE

MUESTRO

OBSERVACIONES

ADICIONALES Y

ERRORES DE

MUESTRO

OBSERVACIONES

ADICIONALES Y

ERRORES DE

MUESTREO

OBSERVACIONES

ADICIONALES Y

ERRORES DE

MUESTRO

OBSERVACIONES

ADICIONALES Y

ERRORES DE

MUESTRO

OBSERVACIONES

ADICIONALES Y

ERRORES DE

MUESTRO

OBSERVACIONES

ADICIONALES Y

ERRORES DE

MUESTRO

SIN CAMBIOS

SIN CAMBIOS

9 km adelantamiento,

13 km adelantamiento,

34,3 km test usb, 67,8

camioneta parada por

barrerera, 68,5km

policia, 99,0 km test

usb, 133,2 fin mapeo


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Tipos de datos obtenidos en el mapeo trmico.

Los datos obtenidos de cada medicin son del tipo que serepresentan a continuacin, esto se envan para su anlisis y conellos se obtienen las huellas trmicas de la ruta en sus trescondiciones climticas necesarias, cada medicin que se realizagenera un planilla de datos que debe ser enviada para su anlisis.

1,0.0,13.6,$GPGGA,115959.800,2400.00004,N,12100.00004,E,0,00,0.0,0.00,M,0.00,M,,0000*61

2,0.0,13.5,$GPGGA,115959.900,2400.00004,N,12100.00004,E,0,00,0.0,0.00,M,0.00,M,,0000*60

3,0.0,13.5,$GPGGA,120000.000,2400.00004,N,12100.00004,E,0,00,0.0,0.00,M,0.00,M,,0000*6A

4,0.0,13.6,$GPGGA,120000.100,2400.00004,N,12100.00004,E,0,00,0.0,0.00,M,0.00,M,,0000*6B

5,0.0,13.6,$GPGGA,022551.200,2400.00004,N,12100.00004,E,0,00,0.0,0.00,M,0.00,M,,0000*6A

6,0.0,13.6,$GPGGA,022551.300,2400.00004,N,12100.00004,E,0,00,0.0,0.00,M,0.00,M,,0000*6B

7,0.0,13.6,$GPGGA,022551.400,2400.00004,N,12100.00004,E,0,00,0.0,0.00,M,0.00,M,,0000*6C



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Clave para entender el mapa trmico.

La tabla siguiente nos seala los rangos de temperatura que semuestran de acuerdo a los colores y que se representan en el mapatrmico de cada condicin, esta tabla es importante tenerla presentepara el anlisis y observacin de los mapas.

RESULTADOS DEL MAPEO TERMICO PARA LA RUTA 60CH


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Dominios climticos de la ruta 60CH

Los Dominios Climticos se determinan usando los conocimientosde meteorologa y los mapas trmicos para identificar las reas mspropensas a los efectos del flujo de aire frio y altitud.

La Condicin Meteorolgica Prevalente de Chile para cada sectortambin son consideradas ya que pueden haber reas protegidasde ciertos frentes debido a las caractersticas del terreno del sector.

Para ellos se proponen tres dominios climticos para ruta 60CH,

que a continuacin se sealan.



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Domino 1.

Este dominio se extiende desde Los Andes en el enlace del bypasshacia el este hasta el sector de Riecillo. Este dominio est abierto atodos los frentes de mal tiempo que se aproximan desde el sur,oeste y norte.

Dominio 2.

Este Dominio se extiende desde Riecillo en el oeste hastaCaracoles en el este. Las montaas ms altas hacia el Surprotegen en forma efectiva este dominio de los frentes de sur y del

oeste.



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Domino 3.

Este dominio se extiende desde Caracoles en el oeste hasta el tnelCristo Redentor, en lmite con Argentina. Las mayores altitudes deste sector hacen necesario separarlo como dominio climtico.


DOMINIO 1DOMINIO 2 DOMINIO 3


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Ubicacin de estaciones meteorolgicas del dominio 1.

Se recomiendan dos sitios para estaciones de pronstico situadasen reas estables y representativas de las RST de este dominio. Laubicacin es la indicada en el mapa de figura siguiente y puedenmoverse +/- 100 m desde el sector recomendado e instalarse encualquier lado de la calzada de acuerdo a la fotografa siguiente.


Forecast Station1 Lon -70.469001Lat -32.852949

Forecast Station 2 Lon -70.529454Lat -32.840883


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Ubicacin estaciones meteorolgicas del dominio 2.

Las dos estaciones de pronstico sugeridas se sitan en reasestables y representativas de las RST del Dominio. Cada estacinpuede localizarse +/- a 80 m de cada lado de la localizacinrecomendada en cualquiera de las dos calzadas. Aqu serecomiendan una estacin adicional (no de pronstico) en la parte

sur de uno de los cobertizos que debe ser monitoreada en formaseparada debido al alto potencial de formacin de hielo.


Forecast Station 1 Lon -70.302924Lat -32.908457Forecast Station 2 Lon -70.333568Lat -32.917205Non-Forecast Station 1 Lon -70.195537 Lat -32.870753


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Ubicacin estaciones meteorolgicas del dominio 3.

La estacin que actualmente est instalada en Portillo puede serutilizada como una estacin de pronstico para el Dominio 3, perodebe agregarse sensores de pavimento. Se podra recomendar otraestacin y su ubicacin se indica en el mapa de mas abajo y puedeubicarse +/- a 100 m del lugar recomendado. Se recomienda unaestacin adicional en el rea ms fra del tramo de Portillo paramedicin de temperatura y estado de pavimento, debido a lacomplejidad de la zona.


Forecast Station 1 Existing station at PortilloForecast Station 2 Lon -70.092352Lat -32.828158Non-Forecast Station 1 Lon -70.156826Lat -32.864663


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Huella trmica de la ruta 60 CH.

En las figuras siguientes se tiene el perfil trmico obtenido de la ruta60CH, desde el baips en Los Andes en el sector del Sauce hastael tnel Cristo Redentor en el lmite con Argentina. Se observan lashuellas trmica en las condiciones extrema; intermedia y hmeda.



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Con la experiencia obtenida en la capacitacin de mapeo trmico el

ao 2012, adems de la ruta 60 CH de la Regin de Valparaso serealizaron mapeos trmicos de otras rutas invernales, que seindican mas adelante.

Las rutas mapeadas el ao 2012 fueron:

1.- Regin de Valparaso, Ruta 60 CH, paso Los Libertadores, conuna longitud mapeada de 60 km., desde el bypass ruta 57 CH en elOeste hasta el tnel Cristo Redentor en el limite con Argentina en elEste.

2.- Regin del Maule, ruta 155 CH, paso Pehuenche, con unalongitud mapeada de 85 km., desde el puente la Suiza en el Oeste,hasta el limite con Argentina en el Este.

MAPEOS TERMICOS REALIZADOS EN OTRAS RUTASINVERNALES


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3.-Regin de la Araucana, ruta 181 CH, paso Pino Hachado, con

una longitud mapeada de 180 km., desde el enlace con la ruta 5 enel Oeste, hasta el limite con Argentina en el Este.

4.-Regin de Magallanes y Antrtica Chilena, ruta 9 que conecta laciudades de Punta Arenas en Sur con la ciudad de Puerto Natalesen el Norte, con una longitud de 250 km.

5.- Regin de Magallanes y Antrtica Chilena, Ruta Y255 CH,desde el Limite con Argentina en el este hasta el enlace con la rutaa primera angostura, con una longitud de 43 km.

MAPEOS TERMICOS REALIZADOS EN OTRAS RUTASINVERNALES


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Con la informacin del mapeo trmico, como la huella trmica en las

tres condiciones tomadas, extrema, intermedia y hmeda, ms lasinformaciones entregadas por las estaciones meteorolgicas y elpronostico para el sector, se puede generar un mapa de pronosticode la ruta con 24 horas de anticipacin, en el cual se podrnabordar los trabajos invernales con antelacin y solo en los tramosrequeridos.

En la capacitacin se solicito al instructor de que generara un mapade pronostico a 24 horas, en forma experimental para dimensionarla informacin que nos permite obtener con el mapeo trmico y elanlisis de las variables climticas.

A continuacin observamos dos fotografas con imagen de

pronsticos para la ruta 60 CH.

APLICACIN DEL MAPEO TERMICO EN RUTAS INVERNALES


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Actualmente tenemos solo una ruta con una estacin meteorolgicafuncionando con todo el equipamiento para obtener la informacinde las condiciones de la ruta, esta corresponde a la 181CH PasoInternacional de Pino Hachado, de la Novena Regin y elcoordinador de los trabajos invernales es el Sr. Fernando Salazar S.

Se esta en proceso de anlisis e implementacin para realizar lamantencin y complementacin de la estacin meteorolgica de laruta 60 CH en el Paso Internacional de los Libertadores en el sectorde Portillo de la Regin de Valparaso y una estacin meteorolgicanueva para la ruta 9 de la Regin de Magallanes y AntrticaChilena, para ser instalada en el sector de Casa Viejas.

Tambin se esta considerando el anlisis de datos para generar losmapas de pronsticos de las rutas antes mencionadas en formaexperimental para la conservacin y la programacin de los trabajosinvernales.



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