ANUARIO 2013 | INFORME
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Sistemas de nivelación automática La industria de la construcción en el siglo XXI está bien posicionada para progresar a través de mejoras en el equipamiento y métodos de trabajo. La mecanización está evolucionando hacia la automatización, dado que los fabricantes de equipos de construcción y posicionamiento trabajan para integrar sus tecnologías para mejorar el desempeño de los contratistas de movimiento de suelos. Esta carrera de los fabricantes para alcanzar la independencia de la pericia de los operadores de equipos en el manejo de las unidades, se originó en los reclamos de las empresas constructoras para conseguir personal calificado, fundamentalmente en máquinas como las motoniveladoras, en las cuales se requiere que los operadores alcancen altas precisiones en el corte de suelos.
ING. OMAR BELLONI
La computación integrada a la construcción es el paso que se ha dado en esa dirección, dado que la información disponible en “tiempo real” establece un vínculo entre las fases de diseño y de construcción. Esto se realiza proveyendo a los operadores de la trayectoria y posición de la máquina con relación al diseño o los resultados del trabajo referidos al diseño. En la década de los 80 se realizó el intento de disponer de controles de los equipos de construcción conectados a los sistemas de posición disponibles, pero los altos costos y los niveles insatisfactorios de exactitud prohibieron el éxito de los esfuerzos realizados. En la década de los 90, con la introducción de las “estaciones totales automáticas” y los equipos con “sistemas de posicionamiento global” (GPS), se logró con éxito la integración de los controles de exploración y control de máquinas en obras de construcción. Los sistemas de medición y guía se han basado mayoritariamente en tecnologías de láser y de ultrasonido. Estos sistemas han permitido obtener tolerancias ajustadas y mejor acabado de las superficies con reducción del empleo de mano de obra e incremento de la producción. Los sensores ultrasónicos nunca ganaron real popularidad en los equipos pesados para movimiento de suelos, excepto en las motoniveladoras. A las tecnologías de guía láser, originalmente presentadas en su versión de sistemas 2D, le han seguido los sofisticados sistemas 3D, tecnología que ha alcanzado un uso considerable, especialmente en proyectos que requieren continuidad en la pendiente, como por ejemplo en los trabajos de nivelación fina. Todos estos sistemas tienen la desventaja de requerir una línea de visual directa entre la estación de control y el receptor ubicado sobre la máquina. No fue sino hasta hace poco que los fabricantes aparecieron con tecnología GPS que soslayan este inconveniente. La idea de utilizar tecnología GPS para guiar a las máquinas de construcción es tan buena como la
tecnología GPS en sí misma. Dado que esta tecnología se comenzó a comercializar en 1999, no existen aún muchos usuarios en nuestro mercado de movimiento de suelos, aunque ya hay testimonios sobre el incremento de producción alcanzado. En Estados Unidos su utilización está muy difundida y ya casi es una constante en obras de magnitud. Generalmente los usuarios de máquinas con sistemas de guía 3D, comentan sobre el aumento de producción y mejora de calidad del trabajo, se evita el “re-trabajo” y no se necesita el permanente control de la pendiente. Esto debería ser suficiente para atraer a los contratistas de movimiento de suelos hacia esta tecnología avanzada. Mientras que las grandes compañías, con grandes recursos económicos, pueden justificar fácilmente la inversión en sistemas de guía de máquinas, las compañías pequeñas perciben un gran riesgo en aventurarse. No obstante, para todas las compañías, es crítico el valor agregado.
SISTEMAS DISPONIBLES Lo que sigue tiene como objetivo familiarizar al lector con los alcances de la informática aplicada al movimiento de suelos, con la que el personal directivo y operativo de obra está y continuarán estando íntimamente relacionados en los años venideros. En todo el mundo, la industria de la construcción viene buscando activamente mejorar la productividad de sus equipos de movimiento de suelos. Sin duda, en los tiempos presentes, el escenario de competitividad de las empresas en este ramo continuará basándose más enfáticamente en la mayor producción y en el menor costo por metro cúbico. Este fue y será un desafío sin fin de la industria. Para este motivo, se continuará procurando obtener soluciones innovadoras que cubran un amplio rango, desde la especialización en las actividades de la empresa, hasta las alianzas estratégicas, la excelencia en el recurso humano, y la gerencia de la tecnología y la información entre otras. Los fabricantes de equipos entendieron estos desafíos y desde hace unos años
CUADRO 1 - APLICACION DE LOS SISTEMAS ACCUGRADE
comenzaron la búsqueda de soluciones innovadoras en el área de la tecnología con el objetivo de reducir los costos y aumentar la producción en las operaciones de sus usuarios. Es así como nacen los sistemas: - Pendiente Transversal - Láser 2D - UTS (3D) - GPS (3D) - CAES (GPS) Los sistemas Pendiente Transversal, Láser y UTS están disponibles exclusivamente para el segmento de construcción. Los sistemas GPS se ofrecen tanto para ella, como también para minería y rellenos sanitarios. El CAES (Computer Aided Earthmoving System, es decir sistema de movimiento de suelos asistido por computadora), opera bajo GPS y se aplica en tractores para minería, en tractores y compactadores y en tractores para rellenos sanitarios. Los sistemas aplicados al segmento de la construcción conforman la familia AccuGrade (forma abreviada de “pendiente exacta”, en inglés) en sus versiones Pendiente transversal, Láser y GPS. El cuadro 1 aclara la aplicación de los sistemas antes mencionados. La incorporación de estos productos ofrece mayor capacidad operativa y un mejor y más rentable manejo del proyecto.
La instalación electrohidráulica básica para cualesquiera de los sistemas de nivelación automática, es la interfase que mediante señales comanda a los componentes hidráulicos con alta precisión. El resto de los componentes son periféricos a la máquina y se instalan en la obra. Dependiendo de las características propias de cada equipo, estos sistemas se pueden instalar en equipos de diferentes marcas. - Sistema de Pendiente Transversal. Disponible solamente para motoniveladoras y utilizado para el control de la pendiente transversal que realiza ajustes automáticos en uno de los extremos de la vertedera. Para ello, incluye un sensor de rotación y dos inclinómetros que controlan: - Angulo de pendiente transversal de la hoja - Inclinación de la máquina - Rotación del círculo Este control automático se puede transferir a uno u otro extremo de la vertedera, a voluntad del operador. Dado que solo uno de los extremos se controla automáticamente, el otro extremo debe manejarse manualmente por el operador, ajustando la altura de la vertedera como lo haría tradicionalmente, pero cualquier movimiento de ascenso o descenso que ordene, hará