La era de los Sistemas de Guiado de Maquinaria

Ing. Agrim. Dante Prato Director de Geosys Limitada

Los sistemas de guiado de maquinaria son sistemas que permiten realizar de forma automática procesos manuales o realizar el guiado de un proceso manual.

Las ventajas de los equipos de guiado suponen ciclos más rápidos de trabajo; menos repasos, menos estacas, menos comprobaciones, menor personal en obra, prevención de accidentes laborales; mejor aprovechamiento del material; costos más bajos de operación; menor desgaste de máquinas; mayor rentabilidad, eficiencia energética y gran retorno de la inversión.

Los sistemas de guiado se clasifican en:

1) Sistemas 2D: En estos sistemas, el plano de trabajo es una superficie en dos dimensiones. Dentro de ellos podemos citar el sistema para motoniveladoras que conserva una pendiente transversal definida por el usuario.

Consiste en una pantalla colocada en cabina y una serie de sensores.

Este sistema reduce la fatiga del operador con menos movimientos y mayor precisión. Es recomendable para trabajos de mantenimiento de pequeñas carreteras y caminos, realización de taludes, cunetas, etc.

Existe también el sistema sónico que utiliza ondas sonoras para medir la distancia; las aplicaciones más comunes son: el mantenimiento de peraltes y de carreteras, terraplenes, cunetas, etc.

El sistema láser para motoniveladoras, dozers y excavadoras; realiza planos horizontales o inclinados con pendiente única o doble pendiente; sistemas de doble o simple mástil, y con la posibilidad combinar con sensores, o de pasar a un sistema 3D y reutilizar componentes.

2) Sistemas 3D: en este caso, se trabaja en una superficie tridimensional.

Los sistemas 3D, aplicables a motoniveladoras, dozers, excavadoras, terminadoras y compactadores, se caracterizan porque el diseño de la obra se transfiere a las máquinas; reemplaza estacas y cuerdas con datos digitales; y permite a los operadores nivelar con una precisión muy alta, sin necesidad de estacas.

Además, permiten cargar diseños digitales en el ordenador del operador; el receptor 3D de la máquina calcula la posición exacta de la hoja; y la pantalla del operador compara la posición actual con la superficie de diseño y calcula el corte o relleno.

Un ejemplo de sistema 3D son las estaciones totales o la tecnología GNSS ( Global Navigation Positioning System). En este último caso, se necesita una estación base en tierra para diferenciar y conseguir la precisión adecuada; también está la opción de diferenciar por NTRIP.

Esta tecnología tiene la posibilidad de utilizar 1 o 2 mástiles, y es muy útil para movimiento de tierras. Se compone de: un receptor GPS, un computador a bordo y una radio. El sistema integra una serie de sensores que son la base de partida para sistemas 3D en excavadoras hidráulicas de ruedas u orugas, con indicaciones de Alcance, Profundidad y Pendiente (combinado o no, con sistema láser).

Soporta múltiples tipos de tachos, y distintos brazos articulados. En definitiva, los sistemas están diseñados para una gran variedad de aplicaciones de construcción, desde grandes movimientos de tierra que requieren altos índices de producción a trabajos de excavación con tolerancias muy estrictas. El sistema de tres dimensiones es ideal para trabajos de zanjeo, acabado de taludes y diseños complejos en 3D, como balsas de retención, taludes y excavación de gran volumen. En el caso de excavadoras; con el sensor de inclinación del cucharón, los operadores reciben información sobre la posición del mismo cuando excavan en un plano inclinado perpendicular al eje de la pluma. En compactación, el sistema 3D en la actualidad existe una gran variedad de métodos para realizar la medición del grado de compactación justamente, pero la mayoría se realiza de manera puntual lo que no garantiza una compactación homogénea del área deseada.

Con la utilización de los métodos convencionales, menos del 1% del área total puede ser verificada. La compactación con el uso del sistema, proporciona un mapa completo del área. La cuantificación de la zona compactada se realiza mediante el display del sistema, que realiza las mediciones mediante parámetros que permiten: niveles de compactación sobre el 100% de la superficie; determinar cuando la compactación alcanza las especificaciones requeridas; y alertar al operador de áreas problemáticas de compactación.

Finalmente, el sistema de Estación Total para motoniveladoras, terminadoras de hormigón y fresadoras, es un sistema de alta precisión que utiliza un sensor avanzado de seguimiento (Estación total) para seguir y monitorear la hoja. Está recomendado para motoniveladoras en sistema 3D, para refino por su precisión inferior a 1cm.

La estación total es robótica, de gran velocidad de seguimiento y en la máquina se coloca un prisma de 360 grados.

Es de gran utilidad que la estación total y la pantalla de la máquina, dispongan del mismo modelo 3D para poder hacer comprobaciones de lo trabajado.

3) Modelo: En este ítem, es de vital importancia la generación del modelo 3D del proyecto. Tanto del lado del proyectista como de la herramienta utilizada para el mismo. La compatibilidad entre el equipo “On machine” y el archivo es fundamental.

El ideal es la carga en forma 100% transparente entre ambos.

La posibilidad de trabajar con estas herramientas genera un aumento de la productividad sensible; las experiencias indican que la reducción en tiempo de trabajo es mejor al 25 - 30%.

Todo este avance tecnológico trae como consecuencia la necesidad de una buena preparación tanto de los proyectos como de los sitios de trabajo, así como de los operadores.

La capacidad de adaptarse obteniendo nuevas habilidades es otro de los desafíos que están presentes.

Para el primer fascículo de la revista de la Asociación Uruguaya de Caminos considero del caso realizar un recorrido a vuelo de pájaro de la Vialidad Nacional.

El año 1985, cambio del Gobierno de facto al Gobierno democrático, existía un sentimiento de compromiso de los civiles con el país civil, lo que determinó que buena parte de la sociedad estuviera dispuesta a dedicar algunos años de su vida a mejorar la institucionalidad en general y en el caso particular, la de la Dirección Nacional de Vialidad y del MTOP.

El entonces designado Ministro Sr. Jorge Sanguinetti, me ofreció el cargo de Director Nacional de Vialidad, que acepté con entusiasmo por esa responsabilidad civil que ahora tocaba al nuevo orden. Se había conformado un equipo del Ministerio muy destacado con el Dr. Alejandro Atchugarry como Subsecretario y técnicos de trayectoria en la institución. No había paracaidistas de cuño político partidario.

La situación de la vialidad nacional era estable y los recursos se concentraban en los accesos a Montevideo por el norte y oeste en Ruta 1 y Ruta 5 y por el este por Ruta 8. Se podría decir que se inauguraban las dobles vías y los empalmes a desnivel. Los principales proyectos se centraban en una nueva Ruta 1, que primero sería una remodelación de la existente para finalmente terminar en diseñar una carretera de 2 carriles y nuevos estándares geométricos. Una vez se pusieron en servicio los nuevos tramos, resultó imparable la presión social por transformar la ruta en doble vía. Un proceso que se continuaría por los siguientes 20 años.

Hasta ese entonces, la DNV se ocupaba de los aspectos netamente técnicos, del proyecto y la construcción. La administración vial y de los recursos económicos y financieros no estaba incorporado en la práctica y era un asunto mirado con cierta displicencia y celo con otras dependencias que se ocupaban de los préstamos internacionales. Se crea la División Inversiones que sería en lo sucesivo instrumento fundamental de gestión, logrando que los recursos asignados se ejecutaran íntegramente todos los ejercicios. La función de monitoreo de la red vial se reducía a la valoración cualitativa de los jefes de zona y se complementó con la medición de características objetivas de la red, lo que a su vez permitió que la totalidad de las intervenciones se evaluara técnica y financieramente. Se creó una Secretaría Técnica de la DNV encargada de formular y monitorear los proyectos y asuntos que salían de la rutina administrativa. También en el diseño de pavimentos se introdujeron nuevos métodos y nuevas prácticas de evaluación de pavimentos y de medición de deflexiones para el diseño de recapados.

Las redes departamentales eran atendidas por un Plan de Caminería rural por el cual el Gobierno Nacional transfería recursos a las Intendencias. Este plan se mejoró con más recursos y obligación de resultado tratando a las Intendencias como contratistas.

Para dos mallas viales en las que el camino y la energía eléctrica eran vitales, se formularon dos planes de Cuenca Arrocera y Cuenca Lechera, se logró su financiamiento y se comenzó su ejecución.

La prioridad fue la conservación y la reposición de las obras obsoletas o en malas condiciones y como resultado se mejoró sustantivamente el estado de la red vial, lo que publicaba la AUC en un documento llamado la Situación de la Red Vial. Ésta fue la orientación principal de la política vial del período. Mantenimiento primero, construcción después y ya prever el mantenimiento desde el inicio. En el periodo se avanzó en la adecuación de puentes por refuerzo y ensanche y la sustitución por puentes insumergibles y una mejora radical de la señalización.

La tecnificación de la actividad vial abarcó un abanico amplio de compra de equipamientos desde la informatización con la introducción de las PC, los equipos deflectométricos Lacroix, el laboratorio de asfaltos de LATU entre otros.

En el período se avanza en la adecuación de puentes por refuerzo y ensanche y la sustitución por puentes insumergibles y una mejora radical de la señalización.

La formación del personal, fue otra prioridad, incorporando estudiantes de ingeniería vial y con la organización de cursos que contaron con profesores y conferencistas de alto nivel extranjeros, en forma regular.

De especial significación en el período fue el proceso fundacional de la Asociación Uruguaya de Caminos con el apoyo de la Asociación Argentina de Carreteras y la International Road Federation y en 1989 se organiza el Congreso Ibero latinoamericano del Asfalto en Punta del Este, primer congreso internacional vial en Uruguay con cuyo producido se equipa la AUC. La AUC sería además de la organización social de la familia vial, la encargada de la actividad de extensión y formación continua, llegando a arbitrar formación de postgrado en convenio con la Universidad de la Plata, la de Rosario y la de Córdoba.

Un fenómeno transversal que se da en ese tiempo es la salida de la escena contratista de los pioneros que habían comenzado su actividad en los años 40 y que en los 90 estaban en retirada. No hay gestión vial sin contratistas, por lo cual era necesario fomentar el desarrollo de una nueva serie de empresarios que sustituyeran a los veteranos. Empresas como Guarino, DeVitta, Odlakoff, Carugatti, Barrandeguy y Palenga protagonistas del pasado, fueron sustituidos por otras como Hernández y González, Colier, Ramón Álvarez, entre otras.

En el período 1990-1995 se continuaron ejecutando los planes y las obras formuladas en el período anterior, particularmente la doble vía de Ruta 1 y tal vez lo más relevante del período fue la concesión de peaje de la ruta Interbalnearia para la construcción de una doble vía entre Montevideo y Punta del Este.

En 1995, el Presidente Sanguinetti me nombra en el cargo de Ministro de Transporte y Obras Públicas, el que ejercería hasta el 2004.

Durante este período la novedad mayor fue la consolidación del régimen de concesión de carreteras por peaje, que se sumaron a la experiencia de la ruta Interbalnearia que venía de la gestión anterior. Así se concesionaron la ruta 8, la ruta 5, la ruta 1 con el puente sobre el río Santa Lucía y se experimentaron diferentes modelos concesionales. Esto llevó en un proceso de generalización del concepto de concesión y en un momento de crisis de disponibilidad financiera a desarrollar la mayor concesión vial, la denominada Mega Concesión con la Corporación Nacional para el Desarrollo (CND) y su agencia específica la Corporación vial del Uruguay (CVU) que permitió que la crisis del 2002 no fuera en lo vial, lo perjudicial que fue en otras áreas.

Se analizaron los diferentes arreglos contractuales experimentados en el mundo, entre los cuales los acuerdos PPP, los BOT, los BOOT, etc. concluyendo que todos ellos eran menos convenientes que lo instrumentado por el MTOP y la CND.

En el período la superficie forestada del país creció enormemente, lo que representaba un gran logro económico financiero para el país, al mismo tiempo que aumentaba el stress de la red vial. Se preveía que de 5.000.000 de toneladas del sector agropecuario en 1995 se pasaría a 25.000.000 en 2010 que circularían por la misma red vial. En forma gruesa podríamos decir que, si en 1995 existía un stock de carreras de 10 años, con la forestación circulando, el stock se reduciría a 2 años (lo que efectivamente sucedió después de 2005.) No solamente pasó a haber más carga, sino que cambiaron los orígenes y destinos de la carga determinando la circulación por caminos departamentales y rutas terciarias que no estaban preparadas para recibir el impacto de la mayor carga. En consecuencia, se comenzó el plan de actualización vial forestal en los itinerarios que se estimaba serían los más intensamente transitados. Esta carga masiva, replanteó el análisis de la viabilidad del transporte ferroviario y el cambio de modelo institucional ferroviario, de corta duración pues fue derogado después del cambio de gobierno de 2005.

Un asunto que tuvo consecuencias importantes sobre los aspectos técnicos de las carreteras, fue la desmonopolización de la producción y comercialización de asfaltos. Abrió una ventana de posibilidades al sector privado que a partir de esa ley comenzó a fabricar emulsiones de todo tipo, catiónicas lentas y rápidas, asfaltos modificados, mezclas frías y tibias, lechadas asfálticas, tratamientos SMA, etc. lo que permitió un menú variado de opciones al diseñar y que inclusive permitió que, en lo comercial, Uruguay fuera un proveedor alternativo para la región.

Además, el país sustituyó a los solventes como forma de volver líquido el asfalto por emulsiones, con las consiguientes ventajas económicas y ambientales.

El cambio de modelo de gestión de mantenimiento de la DNV fue otro cambio sustantivo en que el mantenimiento progresivamente fue pasando de hacerse por administración directa a hacerse por contrato de obra pública primero (precios unitarios) para más tarde evolucionar a contrato por resultados y niveles de servicio.

En el período posterior a 2005, la inversión en infraestructura vial no estuvo en la prioridad del Gobierno, dado que en ese tiempo la red se encontraba en un estado muy bueno. Pero ya en 2007 se comenzó a sentir los efectos de la mayor carga y la protesta pública, al mismo tiempo que el MTOP priorizaba la construcción del colector perimetral de Montevideo.

Esta situación condujo a que se asignaran mayores recursos en el periodo 2010-2015 aprovechando los altos precios de las exportaciones del país, que una gestión deficiente no supo aprovechar. Recién entre 2015 y 2020 se retomó la senda de atender el mantenimiento de la red y se logró, además, que varios caminos y puentes de interés de las pasteras fueran financiadas por las mismas, en particular las relacionadas con la zona de influencia de Paso de los Toros. En este período, se contrató la obra del Ferrocarril Central entre Montevideo y Paso de los Toros, una obra de gran aliento y de cuya factibilidad económico-financiera existen serias reservas.

En definitiva, en los últimos 50 años ha existido una política de la DNV orientada al mantenimiento, cada vez más eficiente, con períodos más destacados y otros sombríos, pero que más allá de los Gobiernos han logrado mantener una calidad y cobertura de la red nacional de las más intensas de los países en desarrollo.