domingo, 27 de septiembre de 2009

El documento que se publica en este blog fue realizado por:
Juan Felipe Trujillo Ceron y Diego Garcia Ospina, estudiantes de ingeniería electrónica de la Universidad del Valle, Cali-Colombia, bajo la guía del profesor Asfur Barandica López.

Este blog es publicado con el fin de dar a conocer los apartes mas importantes del estado del arte en la medición de peso dinámico WIM (Weight in Motion). Dada la poca información que se encuentra en idioma español acerca de este tema, nos propusimos realizar un documento en donde se diera a conocer los orígenes de esta ciencia, las definiciones y conceptos, los elementos que componen un sistema WIM y como se clasifican, las técnicas de medición que actualmente se usan, la precisión que se maneja en este tipo de sistemas, los estándares que rigen esta ciencia, las ventajas que ofrece la implementación de este tipo de sistemas para la red vial, estos y otros temas se dan a conocer en este blog.

El principal objetivo de la medición de peso dinámico es proteger la infraestructura vial, el sobrepeso de los camiones de carga es la principal causa del daño en las vías, en las carreteras se instalan pesas estáticas, donde el camión sube a una plataforma para ser pesado, el peso obtenido corresponde al peso bruto del vehiculo, hay camiones que pueden tener un peso bruto reglamentario pero la mala distribución de la carga puede ocasionar sobrepeso en alguno de los ejes del vehiculo. La medición de peso en forma dinámica puede determinar si un camión tiene sobrepeso en alguno de sus ejes o grupo de ejes o en el peso bruto del camión, el problema de la medición de peso dinámico es la incertidumbre, según el tranductor que se utilice varia la precisión de este tipo de sistemas. Constantemente a nivel mundial se están realizando investigaciones con el fin de minimizar la incertidumbre, unas están orientadas al diseño de nuevos transductores y otras buscan minimizar el error a través de métodos de procesamiento como el uso de filtros Kalman o redes neuronales.





Figura 1. Camiones con sobrepeso.



Figura 2. Daños en las vias a causa del sobrepeso de los vehiculos de Carga.


¿Sera que en la imagen observada en la figura 1 hay vehiculos con sobrepeso?, esto es evidente y gracias a la irresponsabilidad de algunas empresas y conductores las vias sufren graves deterioros como se observa en la figura 2.

En sistemas de medición de peso dinámico hay dos tipos de aplicaciones: la medición de peso de vehículos de carga en movimiento y la medición de peso dinámico en productos industriales, esta última utilizada principalmente en bandas transportadoras. La medición de peso dinámico en vehículos de la cual se hablará en este documento está enfocada en obtener el peso de los vehículos de carga en carretera para establecer el cumplimiento de las leyes que rigen los pesos máximos que puede cargar un vehículo, con el fin de preservar el buen estado de las carreteras y de mejorar el flujo de tráfico de camiones, ya que actualmente el pesaje en carreteras se realiza por medio de básculas estáticas, en las cuales los vehículos deben subir a un pequeño puente, detenerse y estabilizarse para poder establecer su peso bruto.

En adelante en este documento los sistemas de medición de peso dinámico serán denominados WIM por sus siglas en ingles (Weight-in-motion).

Por definición un sistema WIM es el conjunto de dispositivos que sirven para medir el peso por eje y grupo de ejes de un vehículo en movimiento así como su peso bruto. Existen otras definiciones que se diferencian principalmente por la aplicación que se le dé al sistema.

Los sistemas WIM se clasifican dependiendo de las velocidades permitidas y de las funciones realizadas y tienen diferentes utilidades como el sensado de peso a alta o baja velocidad o simplemente como una herramienta para establecer las características del tráfico de vehículos en una determinada vía.

En sistemas WIM se ha hecho un amplio estudio en diferentes tipos de sensores de masa; las galgas extensiométricas se han usado con celdas de cargas y con placas flexibles, también se han utilizado sensores piezoeléctricos, pads capacitivos y actualmente se han realizado algunas aplicaciones con fibra óptica. La precisión de sistemas WIM depende en gran parte del tipo de sensor que se utilice. Según la literatura estudiada la placa flexible, junto con las celdas de cargas, son los tipos de sensores más usados.

En la implementación de sistemas WIM se han adicionado elementos con los cuales se mejora las capacidades básicas de estos; una de las más importantes es la utilización de herramientas de clasificación e identificación automática de vehículos con el uso de visión artificial para reconocer el tipo de vehículo y sus placas.

En países como Australia, Alemania, Estados Unidos, Canadá y China se ha investigado y aplicado sistemas WIM ampliamente. Uno de los sistemas más utilizados y de buenas prestaciones ha sido el sistema Alemán PAT DAW, que usa como elemento sensor una placa flexible con galgas extensiométricas adheridas.

Al tomar la señal de un sensor existen ruidos e interferencias que afectan la medida; en este campo se han realizado investigaciones sobre diferentes tipos de filtros que disminuyen el error; uno de los más usados en la eliminación de estas componentes indeseables es el filtro Kalman. Al capturar los datos después de filtrarlos se deben procesar y analizar para obtener un peso aproximado del vehículo, esto se realiza a través de métodos de procesamiento como la regresión lineal, por medio de esta se extraen algunas propiedades de la curva dinámica generada por el sensor, se crea un modelo que representa el sistema y se predice la masa del vehículo; Otro método que actualmente se encuentra en investigación es la utilización de redes neuronales artificiales, con las cuales se puede disminuir el error en la estimación de peso.