Extracto
del artículo “Guía básica para el control de una máquina”, de la revista
CONSTRUCCIÓN PAN-AMERICANA (CPA), publicación mensual que ha sido punto de
referencia de la actividad constructora en el mercado de habla hispana de
México, Suramérica y el Caribe.
Si
los avances tecnológicos siguen al ritmo actual, estamos muy cerca de la era de
los robots en la industria de la construcción. Varios de los fabricantes de
equipos para la construcción ya están trabajando en máquinas que funcionan
solas y hacen su trabajo con base en la información que su dueño les indique. Y
seguramente lo harán en tiempo récord y sin quejarse, ni pedir aumento de
salario.
Mientras
llega ese día que parece de una película de ciencia ficción, los contratistas
actuales ya tienen una oferta de tecnologías que tiene el potencial de
facilitar el control de una máquina y aumentar significativamente los niveles
de productividad. Pero no es fácil decidir cuál es la tecnología que más
conviene. Para ayudar a comprender la oferta actual de tecnologías de control
de máquinas, Topcon, el fabricante de equipos de posicionamiento y control, nos
ayudó a elaborar la siguiente guía básica para entender el control de un equipo
de construcción.
Los fundamentos
Para
comprender los fundamentos del control de máquina, hay dos términos que usted
debe conocer: automático e indicación. Con un sistema de indicación, el
operador de una máquina cuenta con “ayuda” en la cabina que provee guía sobre
cómo colocar la cuchilla con relación directa al grado deseado. En la operación
de indicación, el operador maniobra manualmente la cuchilla, pero no tiene que
interpretar las estacas de nivelación para llevar a cabo la tarea. Por otra
parte, los sistemas automáticos controlan la cuchilla en combinación perfecta
con la superficie de diseño del sitio de la obra. El operador no tiene que maniobrar la
cuchilla; tanto el software, como la
electrónica y la hidráulica interpretan los datos de diseño del sitio de
la obra y funcionan independientemente.
Muchos
contratistas optan por “experimentar” con la tecnología de control de máquinas
comenzando con sistemas de indicación relativamente económicos. Es un
procedimiento bastante sencillo para luego realzar los sistemas de indicación a
control completo de la máquina añadiendo válvulas hidráulicas y otros componentes.
Funcionamiento en
la cabina
Si
bien en el futuro con certeza habrá sitios de construcción con máquinas
esclavizadas a un sistema de computadora, sin operador, la tecnología actual
provee una pantalla en la cabina de la máquina. Un sistema de indicación le
provee al operador puntos y flechas iluminadas. Las luces o flechas indican
cuando la cuchilla está por encima, por debajo o nivelada.
En
un sistema automático, una caja de control sirve como el centro de operaciones
principal para un sistema de control de máquina. Está conectado por cables a
las válvulas ubicadas en la máquina. Los interruptores, ubicados en las
palancas de control de la máquina, permiten que el operador pueda cambiar del
modo manual al automático sin necesidad de retirar las manos de los controles.
Un
computador a bordo y el software de funcionamiento en la caja de control
procesan la información desde dispositivos de entrada y envía señales para
controlar las válvulas hidráulicas. Cajas de control avanzadas, como la GX-60
de Topcon, tienen una pantalla a colores, táctil que le provee información
visual al operador y le permite fijar y ajustar las funciones del sistema. El
operador entonces puede escoger entre una visualización plana, de sección o de
perfil, o escoger la opción de pantalla dividida que le permite ver hasta tres
visualizaciones simultáneamente.
Sensores: sónicos,
láser, GPS… y más
Los
sensores son dispositivos que proveen información del posicionamiento a la caja
de control. Hasta hace poco había tres diferentes tipos de sensores comúnmente
empleados para aplicaciones de control de máquinas, a saber: sónicos, láser y
GPS. Un sensor sónico mide la distancia con ondas de sonido, controlando la
nivelación desde una característica física existente: la superficie de una
carretera, un contén de hormigón o una línea de cuerda. Un componente en el
sensor genera impulsos de sonido y recoge los ecos de retorno. Luego envía la información de la posición a
la caja de control para hacer los ajustes de elevación.
Los
sensores de láser no requieren de una continua referencia a objetos físicos. Un
transmisor de láser giratorio envía información del control de elevación a un
plano uniforme que provee una cobertura de 360 grados. Los sistemas de
indicación por láser han sido un punto de partida popular para los contratistas
que necesitan controlar la nivelación.
A
medida que ha habido adelantos en los descubrimientos tecnológicos, y ha habido
estudios de casos sobre resultados positivos en cuanto al rendimiento de la
máquina que provienen de testimonios de los usuarios finales, más y más
contratistas están cambiando directamente al control de máquina 3D. Los relatos
son comunes acerca de los incrementos del 50 al 200% en la producción y
beneficios en la recuperación de la inversión en el equipo para el usuario en
una sola obra.
Las
estaciones que pueden medir con precisión distancias desde 1,2 m hasta más de
1,5 m (como la serie GPT-8200, la nueva serie 9000 o la GPT-7000i de Topcon,
que incluye una cámara digital y diseño sobrepuesto o puntos de estacas) se
están tornando cada vez más populares. Imagínese agregar software que le
permita combinar fotografías de múltiples sitios de obras para crear modelos 3D
y nubes de puntos. Esta tecnología está
disponible en la actualidad. Un receptor de constelación doble, montado en la
máquina, recibe información de elevación, diseño de la pendiente cruzada y de
la dirección. Esta información se envía a la caja de control, donde a su vez se
envía a las válvulas hidráulicas. El sistema se utiliza ampliamente en las
motoniveladoras.
El GPS
Con
el GPS, un contratista no sólo puede saber la ubicación de su máquina, sino
controlar los parámetros técnicos del
trabajo que está realizando. Lo que comúnmente se conoce como sistemas
GPS ofrecen información precisa para los sistemas de control de máquinas. En
realidad, las señales por satélite son tan sólo otra forma de sensor. El término “GPS” se emplea como una
clasificación general para productos que emplean la tecnología de
posicionamiento por satélite. El término correcto para los sistemas
multisatelitales es GNSS (Global
Navigation Satellite System) (Sistema Global de Navegación por Satélite).
El GPS es específicamente un sistema de satélite lanzado, mantenido y operado
por el gobierno de Estados Unidos.
Los
satélites envían los datos de posicionamiento a una antena GPS / estación
receptora base ubicada en un punto estacionario en el sitio de la obra. Al mismo tiempo, la información de
posicionamiento también se envía al “explorador” en la máquina —una antena GPS
fuerte montada en un poste anti choque y amortiguado contra la vibración y una
caja receptora montada en un lugar seguro.
El
software en la caja de control
procesa esta información sobre la posición y la compara con el diseño de
nivelación en el lugar específico. Los archivos de datos, ubicados en la caja
de control en una tarjeta compacta flash, proveen la información de nivelación
deseada. La cuchilla se coloca automáticamente según la elevación y pendiente.
Se
necesitan más que señales de satélite y archivos de diseño para que un sistema
de control de máquina funcione. En una
niveladora, se necesita un sensor de cuchilla. En las motoniveladoras, hay un
sensor ubicado en el pivote giratorio para rastrear la posición angular de la
cuchilla. El sensor giratorio le permite al sistema mantener la gradiente
cruzada de la cuchilla de nivelación mientras gira. Un sensor de inclinación se monta en la
estructura de una niveladora y provee medidas de la pendiente en la dirección
del recorrido de la máquina. Además, sirve como una caja de conexiones para
otros sensores y válvulas hidráulicas.
Los beneficios
Los
sistemas de control de máquinas producen incrementos sustanciales en la
productividad en obras en terreno—un promedio de un 50% o más dependiendo de
las condiciones del sitio de la obra y la destreza del contratista. Las obras
se pueden comenzar cuando los trabajadores están listos sin tener que esperar
por la colocación de estacas de nivelación por otros. El diseño de la
nivelación se logra en la primera pasada de la máquina y se elimina el tener
que trabajar nuevamente en las áreas, algo que resulta muy costoso. Las áreas
difíciles con pendientes en transición y curvas complejas, tales como los
depósitos de retención, pueden nivelarse fácilmente sin estacas de nivelación.
Y en fin, por consiguiente, las ganancias aumentan. CPA
Fuente: http://www.cpampa.com/web/cpa/2008/09/guia-basica-para-el-control-de-una-maquina/?cat=tecnologias
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