Diseño más inteligente: Cómo las excavadoras inteligentes están logrando mejores resultados en la obra.

Una excavadora inteligente combina una plataforma de máquina estable y con buena capacidad de respuesta con asistencia digital para ayudar a los contratistas a mejorar la precisión, la productividad y el control.

Los proyectos deben completarse con mayor rapidez y precisión, pero las empresas también están bajo presión para controlar los costes de combustible, mano de obra y funcionamiento.

Al mismo tiempo, muchos tienen dificultades para contratar a los operarios experimentados necesarios para mantener la productividad en obras cada vez más complejas.

Los contratistas también deben decidir qué tecnologías generan valor real y cuáles simplemente añaden costes o complejidad.

Esto está generando demanda de excavadoras que combinen ingeniería fiable con asistencia, automatización y conectividad , capaces de afrontar una amplia gama de desafíos en la obra.

Según Otmar Kirsch, gerente de producto de Volvo Construction Equipment (Volvo CE), esta combinación es fundamental para la definición de una excavadora inteligente.

Otmar Kirsch, gerente de producto en Volvo Construction Equipment.

“Una excavadora inteligente no es simplemente la máquina en sí”, afirma. “Se necesita una máquina base realmente buena y luego se le añaden las funciones digitales”.

“La clave para que un producto sea inteligente reside en la combinación adecuada de hardware y servicios digitales.”

Más que tecnología adicional

Esta distinción es importante porque la utilidad de cualquier sistema de asistencia está determinada, en última instancia, por la máquina que lo transporta.

Un sistema de control sofisticado no puede ofrecer resultados precisos si la excavadora carece de estabilidad, de un sistema hidráulico con buena capacidad de respuesta o de un control predecible.

«Las tecnologías inteligentes solo pueden ofrecer todo su potencial si se basan en una plataforma de maquinaria robusta», afirma Kirsch. «Incluso el mejor sistema no sirve de nada si la máquina base no se ha desarrollado correctamente».

Cuando ambos elementos trabajan conjuntamente, los beneficios se extienden a la excavación de zanjas, la nivelación del terreno, los cimientos y la manipulación de materiales.

Los sistemas de guiado y control pueden simplificar trabajos complejos, limitar movimientos innecesarios y ayudar a los operarios a mantener la precisión durante todo el turno.

La tecnología puede abarcar desde sistemas de guiado en tiempo real relativamente sencillos hasta sistemas capaces de controlar aspectos del movimiento de la pluma y la cuchara.

La guía Dig Assist ayuda a los operadores a excavar hasta el perfil requerido, reduciendo la sobreexcavación y los costos adicionales de combustible, transporte y materiales asociados con el retrabajo.

El control tridimensional de la máquina permite al operario trabajar a partir de un modelo digital del emplazamiento, lo que reduce la dependencia del replanteo físico y de las comprobaciones repetidas por parte de los topógrafos.

El sistema de pesaje a bordo permite medir la carga durante el funcionamiento, lo que ayuda a prevenir tanto la carga insuficiente como la sobrecarga de los camiones.

Su mayor valor se manifiesta cuando forman parte de un flujo de trabajo integrado que conecta el diseño, la excavadora, el operador y otras actividades en la obra.

Evitar el coste de la reelaboración

La excavación de zanjas ofrece una ilustración clara. Gracias a la guía 3D y el control semiautomático, una excavadora puede excavar directamente según el perfil especificado, mientras que el sistema ayuda a evitar excavaciones excesivas o insuficientes.

Un error de 100 mm puede parecer insignificante, pero en un proyecto de carreteras o servicios públicos puede generar un trabajo adicional considerable. Los costos de mano de obra, combustible, transporte y materiales aumentan.

“Si se excava demasiado, se tarda más tiempo, se transporta más material y es posible que luego haya que rellenar la zanja con material más caro”, explica Kirsch.

“Con la guía 3D y el control activo, puede reducir la sobreexcavación, trabajar con mayor precisión y evitar pagar dos o tres veces por el mismo error.”

Un menor número de pasadas correctivas reduce las horas de funcionamiento de la máquina y el consumo de combustible, al tiempo que elimina un posible retraso para los equipos que realizan los trabajos de excavación.

La carga de camiones vincula el rendimiento de la excavadora con el flujo de trabajo general de la obra, y el pesaje a bordo ayuda a los operadores a evitar la carga insuficiente y la sobrecarga.

Esto resulta especialmente valioso dado que el sector se enfrenta a una escasez de personal cualificado. Los sistemas de asistencia no pueden sustituir el conocimiento del trabajo ni las buenas prácticas operativas, pero sí pueden acortar la curva de aprendizaje y brindar mayor confianza a los operarios con menos experiencia.

La tecnología de guiado y la semiautomatización también pueden reducir la carga mental que supone el trabajo de precisión repetitivo.

«No solo beneficia a los operarios sin experiencia», afirma Kirsch. « Un operario experimentado también puede trabajar de forma más eficiente , con menos fatiga y sin necesidad de concentrarse en cada pequeño movimiento. Estos sistemas benefician a ambos».

La cabina como entorno de trabajo

Para alguien que pasa un turno entero en una excavadora, la cabina es el espacio de trabajo, y su diseño puede afectar a la concentración, la seguridad y el bienestar.

La visibilidad sigue siendo fundamental. Los sistemas de cámaras y la tecnología de detección de objetos pueden ampliar el conocimiento del entorno de una máquina, pero la visión directa sigue siendo importante, ya que un operador no puede desviar continuamente su atención a una pantalla.

Los bajos niveles de ruido, un asiento eficaz y unos controles colocados ergonómicamente también pueden reducir la fatiga.

La buena visibilidad desde la cabina ayuda a los operadores a estar al tanto de los trabajadores cercanos, complementando el apoyo adicional que brindan las cámaras y los sistemas de detección de objetos.

Trasladar las funciones de los interruptores físicos a una pantalla central puede simplificar la cabina, pero unos menús mal estructurados pueden dificultar el acceso a los controles de uso frecuente.

La tecnología destinada a ayudar al operador debe ser intuitiva en lugar de generar otra distracción.

“La cabina es la oficina del operador”, afirma Kirsch. “Si el asiento, los controles, la visibilidad y el nivel de ruido son los adecuados, el operador está más relajado y concentrado en su trabajo. Esto influye en la productividad y, además, ayuda a la empresa a retener a empleados cada vez más difíciles de reemplazar”.

Teniendo esto en cuenta, la comodidad del operario se ha convertido en un factor comercial , más que en una característica meramente estética. Contribuye a la productividad junto con los tiempos de ciclo y la eficiencia del combustible.

Convertir los datos de las máquinas en decisiones

Más allá de la cabina, la conectividad está proporcionando a los propietarios una mayor visibilidad sobre cómo se utilizan las máquinas.

Si bien un propietario-operador puede tener un conocimiento inmediato de una excavadora, los datos se vuelven cada vez más importantes a medida que las flotas crecen y se diversifican.

Es posible que los gerentes necesiten comparar la utilización, el tiempo de inactividad y el consumo de combustible de las excavadoras, camiones y otros equipos, al tiempo que coordinan el servicio sin interrumpir la producción.

En el caso de flotas mixtas, la información debe ser de fácil acceso e interpretación para todos los tipos y marcas de máquinas.

Las vistas de la cámara y la información de los límites en la pantalla de la cabina brindan a los operadores asistencia adicional al monitorear el entorno de la excavadora y los límites de trabajo.

Esta información puede servir de base para el mantenimiento preventivo y para detectar tiempos de inactividad excesivos, una utilización deficiente de la máquina o patrones de funcionamiento ineficientes que normalmente pasarían desapercibidos.

El objetivo no es simplemente generar datos, sino posibilitar la toma de decisiones que mejoren el tiempo de actividad o reduzcan los costes.

La eficiencia también puede abordarse a través de los sistemas de alimentación subyacentes de la máquina.

La tecnología híbrida hidráulica, por ejemplo, capta la energía a medida que la pluma desciende, la almacena en un acumulador y la utiliza para alimentar las bombas hidráulicas.

Esto reduce la exigencia que se ejerce sobre el motor de combustión durante el siguiente ciclo de trabajo.

La aplicación es crucial. Los movimientos repetitivos de la pluma durante la carga de camiones o trituradoras crean oportunidades regulares para recuperar energía, mientras que los trabajos de nivelación más ligeros pueden ofrecer beneficios considerablemente menores.

Kirsch afirma que las aplicaciones adecuadas pueden generar ahorros de combustible de entre el 10 % y el 15 %, y que la inversión adicional podría recuperarse en tan solo dos años y medio en condiciones de funcionamiento normales.

Más allá del precio de compra

Ese cálculo ilustra por qué evaluar una excavadora inteligente basándose únicamente en su precio de compra puede resultar engañoso.

El análisis de viabilidad también puede incluir una mayor producción, una reducción de las repeticiones de trabajo, una formación más corta para los operarios, una mayor precisión en la carga, una mejor eficiencia en el consumo de combustible, un mayor tiempo de actividad y una mayor seguridad.

El fácil acceso a los puntos de servicio de la Volvo EC230 facilita el mantenimiento rutinario, lo que ayuda a los contratistas a minimizar el tiempo de inactividad y a mantener la productividad de la excavadora.

El estado, las especificaciones y la reputación de la máquina pueden contribuir a su valor residual cuando la empresa decide comprar una excavadora nueva.

“Es importante que los compradores consideren el valor total que se entrega, en lugar de centrarse únicamente en el precio de compra o el coste del combustible”, afirma Kirsch. “En muchos casos, las ganancias de productividad por sí solas pueden justificar la inversión”.

Kirsch cree que ahora estamos presenciando una aceleración en la integración entre las máquinas y el entorno laboral en general. Una aceleración que, según admite, deberíamos haber visto hace cinco años.

Según afirma, es probable que la información de diseño digital, el modelado de información de construcción, la telemática y la comunicación máquina a máquina conformen flujos de trabajo cada vez más interconectados.

Una mayor automatización y el funcionamiento remoto también podrían cambiar el papel del operador, pasando de controlar cada movimiento a supervisar un proceso más amplio.

La velocidad de adopción variará, por supuesto, según el país, la aplicación y los requisitos del cliente.

También cabe decir que la regulación, la contratación pública y los compromisos corporativos en materia de emisiones de carbono o seguridad pueden acelerar el cambio, mientras que la falta de cualificaciones, junto con las limitaciones de infraestructura e inversión, pueden ralentizarlo.

Sin embargo, la tendencia es clara: las excavadoras estarán más conectadas, contarán con mayor asistencia y tendrán en cuenta las aplicaciones.

El argumento más sólido a favor de esta tecnología no será que haga que una máquina parezca más avanzada.

Sencillamente, la inteligencia artificial, basada en una ingeniería sólida y presentada a través de una interfaz fácil de usar, ayudará a los contratistas a completar el trabajo correctamente a la primera.

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Este artículo fue producido por KHL Content Studio, en colaboración con expertos de Volvo Construction Equipment.

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Todas las imágenes son cortesía de Volvo Construction Equipment.

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