Control de máquinas - Fundamentos

Para poder entender la forma en que el control de máquinas está revolucionando la industria de la construcción, primero debemos comprender qué se entiende por “control de máquinas” y los motivos de su desarrollo. En pocas palabras, las soluciones de hardware y software de control de máquinas se han desarrollado para determinar la posición en la que se encuentra una máquina en cualquier lugar del planeta y compararla con la superficie de diseño deseada. A partir de los datos procedentes de satélites o estaciones totales y modelos 3D, esta tecnología garantiza que los operadores de máquinas puedan posicionar la maquinaria con precisión, verificar la inclinación, automatizar las funciones del equipo y recopilar datos. El control de máquinas cuenta con varios sensores de posicionamiento y una pantalla para que los operadores tengan una referencia clara entre la posición de la pala o la cuchara y la superficie de diseño.

Esta tecnología se emplea en el sector de la construcción, en equipos de movimiento de tierras, desde finales de la década de 1990, ya que permite tomar decisiones basadas en datos, en lugar de depender de los métodos tradicionales, que pueden fallar, o de la habilidad y experiencia del operador. De este modo, el control de la máquina aumenta de manera efectiva la productividad y la precisión de los operadores.

Las soluciones de control de máquinas en excavadoras, bulldózers y motoniveladoras, como MC-Max de Topcon, permiten que los operadores ahorren tiempo, dinero y combustible gracias a la mayor precisión y el mejor rendimiento de la tecnología. Mediante el uso de plataformas de soluciones como la plataforma MC-X, los operadores tienen acceso a una tecnología que reúne todas las soluciones de posicionamiento de obra estándar y los diferentes tipos de máquinas, lo que significa que tienen la flexibilidad de combinar estaciones totales o GNSS con excavadoras, niveladoras y motoniveladoras.

La tecnología de control de máquinas está ganando terreno en diversos tipos de equipos de construcción, como motoniveladoras, niveladoras y, más recientemente, excavadoras. Sin embargo, antes de su adopción, los operadores tenían que comprobar la nivelación y la posición de la maquinaria de forma manual; este proceso era menos preciso, requería mucho tiempo y presentaba mayores riesgos de seguridad debido a la proximidad de los controladores de nivelación o los asistentes de los operadores a las máquinas. Una vez que la tecnología 2D y 3D empezó a desarrollarse, también lo hizo la primera tecnología de control de máquinas, que ofrecía a los operadores acceso a guías visuales sencillas y a menudo utilizaba sistemas de indicación para demostrar la profundidad de corte y permitía controlar y mantener las palas de las niveladoras y las motoniveladoras en su posición.

Para ello, se instalaban láseres giratorios que transmitían señales que podían captar los sensores colocados en bulldózers o motoniveladoras; esto les proporcionaba a los operadores la información básica que necesitaban para utilizar la máquina. Sin embargo, en comparación con el control de máquinas actual, estos primeros sistemas seguían siendo muy limitados a la hora de proporcionar una imagen completa y precisa y, además, solían ser demasiado caros o complejos.

Desafíos actuales en el sector de la construcción

En la actualidad, el sector de la construcción se enfrenta a algunos desafíos importantes. No es ningún secreto que hay falta de nuevos talentos en el sector. En concreto, los contratistas tienen problemas para atraer a los jóvenes y, como consecuencia, cada vez hay menos operadores que se incorporan a la profesión.
Si esta tendencia se mantiene, el sector se encontrará con una escasez de operadores experimentados y fiables, lo que significa que la calidad y la productividad de los proyectos se verán afectadas por un importante déficit de cualificación. Para cumplir los objetivos de la construcción y hacer frente a ese déficit de cualificación, el sector está recurriendo al control automatizado de máquinas para mejorar su flujo de trabajo.

Control automatizado de máquinas

Más allá de proporcionar a los operadores una guía visual de la posición de la pala o de la cuchara, el control automatizado de la máquina mueve la pala para nivelarla comunicándose con el sistema hidráulico de la máquina. A diferencia del control normal de la máquina, la tecnología de control automatizado de la máquina pone la responsabilidad de la precisión y la velocidad directamente en manos de la tecnología de mejora del rendimiento. Esto significa que mediante el uso de esta tecnología, los operadores nuevos o menos cualificados pueden actuar como un profesional, e incluso los más experimentados pueden trabajar mejor y más rápido.

¿Cuál es el grado de adopción del control automatizado de las máquinas?

Al observar el panorama actual de la construcción, queda claro que, a pesar de sus importantes ventajas, la automatización del control de máquinas no se está implantando en todas las máquinas al mismo ritmo. De hecho, aunque la automatización se está adoptando en máquinas como motoniveladoras y bulldózers, la adopción ha sido mucho más lenta en el caso de las excavadoras, ya que el índice de adopción del control automatizado de máquinas en estas máquinas todavía se estima en torno al 10 % en Europa, en comparación con un índice superior al 50 % en el caso de los bulldózers. En el pasado, esta situación no era algo sorprendente, ya que, mientras el sector contaba con un flujo constante de trabajadores capacitados, la necesidad de automatización en las excavadoras no se consideraba elevada. Hoy en día, el aumento de la productividad en las excavadoras puede observarse como un aumento de la precisión y una reducción de la sobreexcavación que son relativamente fáciles de probar. Sin embargo, está claro que el sector necesita ahora reevaluar los requisitos para las excavadoras. Con las demandas de productividad en aumento y la escasez de operadores capacitados, la construcción necesita adoptar los beneficios que puede aportar la inversión en el control automatizado de máquinas.

El sector tiene ahora la oportunidad de transformar los flujos de trabajo de la construcción invirtiendo en sistemas de excavación automatizados, dando el primer paso hacia una obra totalmente automatizada.

La solución para excavadoras MC-Max de Topcon, por ejemplo, amplía el sistema original de control de máquinas con una interfaz hidráulica fluida. Con un control fácil de usar, la tecnología está diseñada para proporcionar un control de profundidad automatizado cuando se excava con inclinación en aplicaciones planas, escalonadas o inclinadas. El sistema permite a los operadores experimentados mejorar sus habilidades, mientras que los nuevos son capaces de rendir como un profesional rápidamente.

Con solo tirar de la palanca, los operadores pueden controlar de forma automática la profundidad de excavación, la elevación de la plataforma y el ángulo de la cuchara, lo que garantiza que se encuentren siempre en posición y evitando la sobreexcavación. Esto ahorra tiempo y dinero tanto a los operadores nuevos como a los experimentados, gracias a un aumento estimado de la productividad de alrededor del 30 %. La tecnología también significa que los operarios solo mueven la tierra necesaria, lo que a su vez evita el exceso de excavación, ahorrando costes adicionales de combustible y transporte innecesario de materiales.

Los sistemas automatizados de control de máquinas 3D, como el MC-Max, también aportan ventajas en cuanto a la seguridad en la obra. Al utilizar la tecnología de posicionamiento y los sensores GNSS más avanzados y precisos, los operadores reciben en tiempo real vistas dinámicas de la ubicación y el diseño de la cuchara. El acceso a los diseños en tiempo real significa que los operadores pueden cortar con mayor precisión y comprobar los diseños complejos en la cabina, lo que elimina la necesidad de que alguien compruebe la inclinación desde la zanja.
Gracias a la conectividad a bordo, los sistemas automatizados de control de máquinas como estos también pueden utilizarse junto con software de gestión de obras, como el servicio Sitelink3D de Topcon; de este modo, los equipos tienen acceso a distancia a las excavadoras y se pueden generar informes desde cada máquina y enviarlos a un punto central. Los informes, los datos e incluso los diseños pueden compartirse entre la oficina y la pantalla de la cabina para garantizar que los operarios estén al día cuando se realicen cambios en tiempo real, lo que reduce la necesidad de volver a trabajar si los planes cambian. Al proporcionar a los equipos información actualizada sobre el rendimiento, también se garantiza que puedan supervisar el progreso en la obra y realizar modificaciones en los diseños en tiempo real, incluso cuando se trabaja a distancia.

El futuro del control automatizado de máquinas

La automatización es solo el primer paso del control de máquinas. En el futuro, la automatización no solo controlará el ángulo y la profundidad de las máquinas, sino que todo el proceso de excavación se automatizará, lo que aumentará la productividad en todo el flujo de trabajo de la construcción. Mediante el uso de tecnología de control automatizado de máquinas, como el MC-Max, y de herramientas de gestión de obras como el servicio Sitelink3D, las máquinas podrán actuar como sensores, lo que permitirá supervisar en tiempo real el progreso de los proyectos y compartir informes precisos sobre la productividad. Para el flujo de trabajo de la construcción en general, estos informes se utilizarán para sincronizar con otras funciones dentro de un proyecto y el equipo asociado, como los camiones, para agilizar el proceso de construcción y evitar retrasos en los proyectos.

En la actualidad, la decisión de si se necesitan más excavadoras es una decisión humana basada en el plazo de ejecución y la longitud del transporte, que a su vez afecta al número de camiones de descarga.En el futuro, los flujos de trabajo de construcción totalmente automatizados permitirán a los gestores de proyectos evaluar con precisión el ritmo de avance y dotar de recursos a la operación de forma adecuada.

Los profesionales de la construcción deben asegurarse de que su personal está capacitado para utilizar esta tecnología y es capaz de aprovechar las ventajas que aporta a los proyectos. Los flujos de trabajo de la construcción totalmente automatizados parecen ser la respuesta a las infraestructuras del futuro.