Introducción. |
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La construcción cuenta con un nivel
relativamente bajo de automatización comparado con otros de similar
importancia, como puede ser el automóvil.
La construcción ha sido una de esas industrias
que requieren mucha mano de obra y que aún no se han beneficiado
del auge de la robótica.
Parte del reto de adoptar la robótica se
debe al carácter no estructurado y a menudo impredecible de las
obras de construcción, en contraposición con las líneas
de producción de fabricación, que son más estructuradas.
En su informe, "Robótica de construcción
y demolición", Tractica afirma que cada vez más empresas
de construcción han recurrido a la industria de la robótica
para resolver la escasez de mano de obra cualificada, mejorar la velocidad
y la eficiencia, aumentar la seguridad en la obra y obtener mejores ganancias.
Los robots de construcción prometen cambiar
la forma en que la industria crea viviendas, edificios e infraestructura.
Todavía estamos en las primeras etapas.
En este momento, a estos robots se les está encargando la demolición,
la albañilería, la perforación, la impresión
en 3D e incluso soldar barras de refuerzo. También estamos empezando
a ver algunos exoesqueletos y robots para ayudar a levantar cargas pesadas.
Y a medida que el mercado de los robots de construcción
se expanda, veremos más medianas empresas de construcción
que optan por esta tecnología.
Esto obedece a que la robótica de la construcción
se integra completamente con los sistemas de automatización de edificios
y modelado de información de edificios (BIM).
Las medianas y grandes empresas de la construcción
están comenzando a utilizar estos robots para resolver problemas
relacionados con la escasez de mano de obra cualificada, la seguridad,
la velocidad, la precisión y la integración con la automatización
de edificios y el modelado de información de edificios (BIM).
El sector de la construcción ha comenzado
a adoptar la automatización y la robótica, como el acondicionamiento
de soluciones autónomas en carretillas y excavadoras tradicionales.
Esto puede aumentar tanto la productividad como la seguridad del entorno
de trabajo.
Existen ventajas obvias al incorporar tecnologías
de automatización a la construcción, entre las que se incluyen
una calidad del producto uniforme, la precisión, la rapidez y la
seguridad.
Los drones, las excavadoras robóticas y
las impresoras en 3D pueden integrarse bien en las obras de construcción
del futuro.
Además de la robótica, las empresas
de construcción también están empezando a utilizar
drones aéreos y software de inteligencia artificial en las obras
como una forma de mejorar el análisis y la eficiencia operativa.
Además de mejorar la seguridad del trabajador,
un mayor grado de automatización podría solventar los problemas
de escasez de trabajadores de obra cualificados. La robótica colaborativa
podría permitir que los profesionales de la construcción
trabajaran junto a robots, tanto en las fábricas como en las obras
de construcción, con el fin de aumentar la productividad y modernizar
la construcción.
Un mayor uso de métodos de construcción
modernos ha dado lugar a la posibilidad de fabricar de forma externa. Se
trata de construir unidades o módulos en un entorno de fábrica
controlado lejos de la obra para después transportarlos hasta el
emplazamiento y realizar allí el montaje final.
Los robots móviles son los más indicados
para el ámbito de la construcción dada su naturaleza, ya
que son capaces de adaptarse a un entorno en constante cambio. Esta tecnología
ya se ha introducido con drones para obtener una visión aérea
del constante cambio en las obras de construcción, además
de aportarles la tecnología necesaria a las excavadoras robóticas
para que puedan explorar.
La velocidad y dirección de la pavimentación
moderna utiliza equipos regulados por un sistema de control. Ya se están
empleando pavimentadores de carreteras y asfalto semiautónomos.
No obstante, el proceso sigue requiriendo gran cantidad de mano de obra
humana, dado que el robot solo es capaz de realizar una única función.
Un robot completamente autónomo mejoraría el proceso.
En los próximos años la robótica
se habrá integrado completamente en el sector de la construcción.
Es imprescindible anticiparse a esta revolución tecnológica.
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PARTE
PRIMERA
Automatización
en la construcción.
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Capítulo
1. |
Automatización en la construcción.
1. Automatización en la construcción.
a. Del proyecto a la obra.
b. Más productividad y más
seguridad en la obra.
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Productividad
-
Mano de obra
-
Seguridad
-
Calidad
2. Ventajas de la automatización y robótica
en la construcción.
-
Una Industria de la construcción
más segura
-
Realización de tareas repetitivas
y tediosas
-
Mejora de la calidad
-
Ahorro energético
-
Sostenibilidad
-
Tecnologías de productos y servicios
orientadas al cliente.
-
Competitividad del sector de la construcción.
-
Menor dependencia de mano de obra no
cualificada.
3. Situación internacional de la automatización
y robótica en la construcción.
a. Organismos internacionales
de investigación de automatización y robótica en la
construcción.
b. Japón líder en
automatización y robótica en la construcción.
4. Desarrollo actual de la automatización en
la construcción.
a. Automatización
en las infraestructuras (maquinaria de obra pública).
-
b. La automatización de la edificación
industrializada: ensamblaje automático de módulos edificatorios
prefabricados.
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Capítulo
2. |
¿Por qué ha llegado la automatización
y la robótica a la construcción?
1. Falta de profesionales cualificados
para la construcción.
2. La baja productividad de la mano de obra en
construcción.
3. Colaboración entre la industria de la
construcción y los fabricantes de robots.
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Capítulo
3. |
La robótica de la construcción
ha ganado la partida.
1. Implementar robots y automatización
es un ahorro de costes operativos.
2. Los cobots, o robots colaborativos. El mejor
ayudante del trabajador de la construcción.
3. Exoesqueletos de trabajo.
4. Mejora de la eficiencia en tareas repetibles.
5. Acabado de obra fácilmente modificable.
6. Logística y gestión: el supervisor
ya es un sistema de inteligencia artificial.
TALLER DE TRABAJO
La robótica y sus aplicaciones básicas.
TALLER DE TRABAJO
Robótica. Operadores para su movilidad
y arquitectura básica de un robot.
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Capítulo
4. |
¿Qué es un robot industrial?
1. ¿Qué es un robot industrial?
2. Clases de robots industriales.
-
a. Robot industrial
-
b. Robots de servicio y teledirigidos
3. Partes de un robot.
a. Estructura mecánica
b. Transmisiones y reductores.
c. Articulaciones y accionamiento
directo. Actuadores y motores.
4. Funcionamiento de motores en
la robótica.
5. Sensores en la robótica.
Ventajas e inconvenientes de los captadores.
a. Sensores internos
b. Sensores de posición
c. Sensores de velocidad
d. Sensores de presencia
e. Elementos terminales
6. Programación de robots
7. Arquitectura de control hardware y software.
Célula robotizada.
8. Seguridad en el manejo de robots.
9. Modelos industriales de robots relacionados
con la construcción.
a. Robots para usos de metales
a altas temperaturas.
b. Robots de soldadura
c. Robots pintores.
d. Robots para aplicación
de adhesivos
e. Robot de contacto directo con
maquinaria peligrosa o contaminante.
f. Robots de montajes de piezas.
g. Robots de corte (oxicorte, plasma,
láser)
h. Robots de carga, montaje y paletización.
i. Robots comparativos de productos
o de control de calidad
j. Robots teledirigidos. Brazos
robotizados.
10. Robots construidos especialmente para la construcción.
TALLER DE TRABAJO
Clases de robots industriales.
TALLER DE TRABAJO
Robótica industrial. Robots industriales.
Robótica en relación con la domótica.
-
El controlador del robot
-
Materiales y ensamble piezas. Los tipos de pinzas
-
Tipos de configuraciones
-
Volumen de Trabajo
-
Precisión de Movimientos
-
Sistemas de Impulsión (impulsión hidráulica,
impulsión eléctrica e impulsión neumática)
-
Objetivos de la robótica industrial (aumento
de la productividad y mejora de la calidad)
-
Tipos de Robots (robots inteligentes, robots de macro,
robots manipuladores, robots de secuencia variable)
-
Aplicaciones de la Robótica Industrial
-
Robótica en relación con la domótica.
-
¿Qué es la domótica? Automatización
y Control
TALLER DE TRABAJO
Programación de robots y control de
robots por ordenador.
TALLER DE TRABAJO
Ejemplos de la automatización en la
construcción.
-
Edificios autoconstruibles.
-
Maquinas en superficie hormigonada
Robots pintores en fachadas.
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Capítulo
5. |
Robótica e inteligencia artificial en
el diseño, fabricación y utilización de máquinas
automáticas programables.
1. Inteligencia Artificial
2. Robótica e inteligencia artificial en
el diseño, fabricación y utilización de máquinas
automáticas programables.
3. La máquina inteligente a día
de hoy autodiagnóstico y autorreparación
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Capítulo
6. |
Los fabricantes de maquinaria automatizada
para la obra pública.
1. Maquinas y robots multifunción.
2. Ejemplos de multifuncionalidad en máquina
herramienta.
3. La máquina no es importante, sino la
pieza aplicada a la máquina.
4. La teleasistencia integrada a la máquina.
5. La máquina digitaliza el exterior (sensores)
y lo envía a una pantalla de ordenador.
6. La máquina empieza a decidir (ej. frenados
automáticos contra orden humanas).
7. Nuevos procedimientos que facilitarán
la automatización de la construcción.
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Capítulo
7. |
El sector ante la automatización y robótica
de la construcción.
1. La lenta asimilación de nuevas
tecnologías.
2. Las constructoras necesitan técnicos
de automatización y robótica.
3. La competitividad en la construcción
pasa por la automatización.
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CHECK-LIST
¿Qué
es un robot de construcción?
¿Es posible automatizar
el proceso de construcción?
¿Qué ahorro
en tiempo y mano de obra ofrece la automatización y robotización
de la construcción?
¿Cuáles
son las áreas de I + D que requiere la automatización y robotización
de la construcción?
¿Cuál es
el modelo a seguir para la automatización de la construcción?
¿Cuándo
será un hecho la automatización y robotización de
la construcción?
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PARTE
SEGUNDA
-
Robótica
en la construcción.
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Capítulo
8. |
Robótica en la construcción
1. Si bien todos los robots son máquinas,
no todas las máquinas son robots.
2. Clases de robots de la construcción.
a. El brazo mecánico
-
Aplicaciones: “corte por hilo caliente”
para desarrollar complicadas formas de hormigón a doble curva.
b. Robot albañil. Robot de impresión
de ladrillos en 3D y colocación de los mismos.
c. Robots ferrallistas.
d. Robots con cámaras y sensores
de alta definición para explorar el interior de la obra.
e. Cobots. Robots asistentes del
profesional de la construcción.
f. Robots transportadores de grandes
cargas en la obra. Excavadoras, etc.
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Capítulo
9. |
Robótica en la construcción
1. El pasado: en la obra se hace de todo,
el robot sólo hacía 1 cosa. El futuro: robot multifuncional.
2. Ventaja nº 1: el robot no se accidenta,
trabaja de noche y no se equivoca colocando ventanas.
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Capítulo
10. |
Los robots en la construcción según
el Libro blanco de la robótica.
1. La baja estructuración en el
elevado número de tareas que se realizan en una obra.
2. Ventajas de la robotización en el sector
de la construcción.
3. Robots en Obra civil.
a. Apisonadoras, niveladoras
y asfaltadoras están controladas con GPS, sensores de densidad
y compactación
b. Guía automática
de la tuneladora, mediante láser y
giróscopos.
c. En la construcción de
puentes, robotizar el posicionamiento automático de segmentos y
posicionamiento vertical de los pilares.
d. Robots teleoperados para que
la excavación sea automática o asistida.
4. Robots en la Edificación.
a. Grúas robotizadas
para el transporte y ensamblado de pilares y vigas
de estructura metálica, con robots de soldadura, de reparto
y compactación de cemento de los forjados.
b. Robots para solado, colocación
de ventanas, pintura de paredes y proyección de cemento.
5. Robots para la Inspección de
obras civiles y edificios.
6. Robots en la Demolición.
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Capítulo
11. |
Industria de la construcción 4.0. La
cuarta revolución industrial.
1. ¿Cómo es la robótica
avanzada en la construcción 4.0?
a. Garantizar la seguridad
de las personas que comparten el lugar de trabajo con los robots.
b. Los robots contribuirán
a reducir el esfuerzo relacionado con la realización de nuevas tareas
en la construcción.
2. Estándares internacionales de automatización
y robótica en la construcción.
ISO TC 184
ISO TC 299
ISO 10218-1:2011
Robots y dispositivos robóticos.
Requisitos de seguridad para robots industriales.
Sistemas robot e integración
ISO TS 15066:2016
Robots y dispositivos robóticos.
Robots colaborativos.
3. Estandarización para la Industria de la
construcción 4.0. La cuarta revolución industrial.
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Capítulo
12. |
Telecontrol de maquinaria de obras públicas.
1. Maquinaria automatizada no robotizada.
2. Robots de la construcción.
3. Telecontrol de maquinaria de obras públicas.
a. Control remoto.
b. Georeferenciadores.
c. Monitorización.
d. Autodiagnóstico y autoreparación.
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Capítulo
13. |
Robótica de sensores en la construcción.
1. En sensor interno del propio robot.
2. Sensores utilizados en la automatización
del proceso constructivo.
a. Sensores de situación
/ localización.
b. Láser.
c. Sensores internos de la máquina
de la construcción.
d. Sistemas de intercomunicación
entre sensores y redes informáticas centralizadas. Control remoto.
3. El robot exterior de localización y de visión
artificial.
a. Localizadores GPS.
b. Ultrasonidos en excavadoras.
c. Láser.
d. Reconocimiento. Sistemas de visionado
artificial.
e. Sensores celulares para detectar
estado de materiales manipulados (ej. sobrecalentamiento, condensación,
etc.)
TALLER DE TRABAJO
Robótica móvil y sensores.
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Capítulo
14. |
Sensores de posicionamiento y control de maquinaria
de la construcción.
1. Los sistemas de posicionamiento y control
de máquinas.
-
Excavadoras: Sistema sistemas de referencia
láser y sistemas gravitacionales (posición y aceleración
de partes móviles)
-
Tractores-motoniveladoras: láser,
ultrasonidos y escáner 3D, y tecnologías GPS.
-
Pavimentadoras y extendoras: estaciones
totales.
-
Compactadoras: Se utilizan GPS diferenciales
o GPS cinemáticos.
2. Sistemas de control de nivel por geolocalización
en tiempo real
3. Sistemas que regulan la posición de
las palas de una niveladora de acuerdo a una consigna determinada.
4. Sistemas para que la máquina genere
un perfil determinado.
5. Sistemas para asfaltado con un sensor de densidad
de asfalto, basado en tecnología de las microondas y sistemas que
valoran la compactación a la vez que registra posición (HAMM).
6. Sistema de monitorización continua de
cargas y posición en una grúa de torre.
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Capítulo
15. |
Todo lo que hay que saber sobre sensores en
robótica de la construcción.
1. El objetivo de las tecnologías
de automatización son la supervisión y el control.
2. Clases de sensores en la construcción.
3. Sistemas de control en la construcción.
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PARTE
TERCERA.
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Robótica
en infraestructuras.
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Capítulo
16 |
Robótica en infraestructuras.
1. La automatización en las infraestructuras.
2. Robótica en obra civil. Maquinaria pesada
para infraestructuras.
3. Robótica en carreteras.
4. Robótica en túneles.
5. Robótica en puentes.
6. Robótica en excavación y movimiento
de tierras.
ROBÓTICA EN TÚNELES.
TALLER DE TRABAJO
Robótica en túneles. Tuneladoras.
TALLER DE TRABAJO
Robótica en túneles. Tuneladoras.
Secuencias y planificación del proceso de perforación.
GUÍAS RELACIONADAS
ROBÓTICA
DE INSPECCIÓN DE INFRAESTRUCTURAS. ROBOTS AÉREOS.
TALLER DE TRABAJO
Robótica de inspección de infraestructuras.
Robots aéreos.
1. Drones utilizados para realizar inspecciones
de sitios y monitorear el inventario.
2. Inspección con drones de antiguas infraestructuras.
TALLER DE TRABAJO
Los robots DRONES en la construcción
e infraestructuras. Vehículos aéreos no tripulados UAV para
vigilancia en construcción e infraestructuras.
TALLER DE TRABAJO.
Ciudades autorreparables: impresión
3D + robótica: escaneo en 3D de la superficie de la carretera por
un dron que reparará el daño del asfalto de manera autónoma
con técnicas de fabricación.
TALLER DE TRABAJO
Fabricantes de robots de la construcción
en obra pública e infraestructuras.
1. Movimiento de tierras
2. Excavación e instalación automática
con sistema de muros pantalla
3. Grúas compactas automatizadas para la
colocación de hormigón.
4. Robots especializados en la construcción
de presas. Automatización en la construcción de diques, vaciados,
etc.
5. Robots para el hormigón (transporte,
revestimiento en túneles, robots instaladores de módulos
prefabricados de hormigón, proyectores de hormigón, revestimientos,
etc.)
6. Robot tuneladora. Funcionamiento del sistema
automático para la tuneladora.
a. Monitorización
del túnel. Ventilación y automatización preliminar.
b. Escudos y tuneladoras automatizadas.
Escudos robotizados integrados con control automático.
7. Robots de construcción de estructuras. Colocación
automática de de refuerzos de acero. Robots de soldadura de
vigas de acero. Sistema Automatizado de construcción. Sistema Automatizado
de hormigón armado
8. Robótica de acabados de construcción
(comprobación de aislamiento en caso de incendios, conexiones en
paredes, robots de alisado, robots pintores, robots de instalación
de placas en fachadas, robots de aplicación en losa de hormigón
acabado, robots guiados por láser guiada para comprobar fugas, detalles,
etc.)
9. Robótica en prefabricados edificatorios.
Automatizado de pre montaje y montaje de módulos edificatorios.
10. Robots de instalación de pavimentos.
Automatización del asfaltado.
11. Robots para la automatización de excavación.
Sistema neumático de control remoto.
12. Robots láser de medición, navegación
y uso de Topografía en tiempo real.
13. Robots de inspección y vigilancia.
Sistema de Monitoreo en túneles, inspección de tuberías
con corrosión, inspección de azulejos, inspección
de planta de energía.
14. Robots de mantenimiento, limpieza, pintura,
transporte en obra y diversos.
TALLER DE TRABAJO
Robots para el hormigón. Proyectores
de hormigón. Bomba - robot de proyección de hormigón
para gunitado de túneles y taludes.
TALLER DE TRABAJO
Robot de rehabilitación de tuberías.
Robots de fresado hidráulico y neumático.
TALLER DE TRABAJO
Robots de construcción de estructuras.
Soluciones matemáticas a la problemática del ensamblaje de
piezas estructurales (secuenciación y algoritmos).
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PARTE
CUARTA.
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Robótica
en la edificación.
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Capítulo
17. |
Robótica en la edificación.
1. Industrialización de la edificación.
Módulos edificatorios prefabricados.
2. Robotización del proceso edificatorio
en obra.
3. Robots a píe de obra: robots para ensamblar
encofrados, pintores de fachadas, transporte en obra por carretillas, etc.
TALLER DE TRABAJO
Ejemplos de automatización y robótica
en la construcción / edificación.
1. Transporte automatizado en obra de materiales.
2. Nivelado automatizado de mortero.
3. Proyección automatizada en enfoscado.
4. Colocación automatizada de fachadas
ventiladas.
5. Colocación automatizada de muros de
hormigón.
6. Colocación automatizada de tejas.
7. Colocación automatizada de muros de
ladrillo.
8. Colocación automatizada de solados.
9. Instalación automatizada de cableados.
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Capítulo
18. |
Robótica e industria de la edificación.
1. Edificación cristalera y cerámica.
2. Viviendas prefabricadas.
3. Robótica en la edificación. Sistema
automatizado de edificación. Robots de ensamblaje edificatorio.
4. Robótica edificatoria, automatización
y domótica.
TALLER DE TRABAJO
Robótica aplicada a demolición
de obras.
TALLER DE TRABAJO
Robot de hidrodemolición de obras.
TALLER DE TRABAJO
Construcción automática de fachadas
con robot manipulador de paneles y aplicador de pinturas y espuma
de poliuretano proyectado.
TALLER DE TRABAJO
Robótica en la edificación con
paneles prefabricados.
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Capítulo
19. |
Construcción robotizada de fachadas.
Prototipo funcional de robot.
1. La robótica en paneles.
2. Robot de proyección. Poliuretano proyectado
3. Robot instalador paneles (Panel aislantes,
Panel Sándwich, Muro cortina vidrio, Fachada ventilada cerámica,
etc.)
TALLER DE TRABAJO
Casos reales. Ejemplos
de edificación con robots.
1. Instalación de fachada de módulos
prefabricados con la precisión de un brazo robótico.
Brazo robótico KUKA en montaje de fachada
de mampostería no estándar. Montaje automatizado de 72 módulos
de fachada.
2. Instalación de módulos prefabricados
en altura mediante drones que colocan y pulverizan adhesivos.
3. Construcción mediante brazo robótico
con herramienta de fresado y corte de piezas, además de sistema
de atornillamiento automático.
4. Impresión 3D mediante brazo robótico
que inyecta aglutinante.
5. Construcción mediante brazo robótico
que teje fibra de carbono ultrarresistente.
6. Construcción de edificio por brazo robótico
siguiendo los estándares de la confección textil.
7. Proyectos de construcción robótica
de viviendas de la NASA.
CHECK-LIST
Automatización
de la construcción
1. Todo lo que debe tener
un robot de la construcción (láser, GPS, etc.)
2. Valor añadido
de la aplicación de la robótica a la construcción.
3. Procesos informáticos.
Software de la construcción y edificación.
4. Procesos industriales
de prefabricados edificatorios.
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PARTE
QUINTA
-
Tipología
de robots en la construcción y edificación.
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Capítulo
20. |
Robótica y soldadura en construcción.
Robots soldadores.
1. Clases de robots soldadores.
a. Tipo de soldadura (eléctrica,
gas, láser, etc.)
b. Soldadura de puntos y continua.
2. Robótica en el proceso de soldadura de estructuras
metálicas.
TALLER DE TRABAJO
¿Cuándo conviene automatizar
el proceso de soldadura con robots?
-
Ventajas de calibrado y limpiador automático
de torcha.
TALLER DE TRABAJO
Catálogo comercial de robots de corte
y soldadura.
-
Potencia de robótica de soladura y control
remoto del robot soldador.
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Capítulo
21. |
El láser en la automatización
de construcción y obra pública.
-
Endurecimiento superficial por calentamiento
-
Endurecimiento superficial por deformación
-
Fusión superficial sin aporte de material (laser
surface melting).
-
Fusión superficial con aporte de material (laser
cladding, laser alloying).
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TALLER DE TRABAJO
Robots de soldadura por láser
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Capítulo
22. |
Clases de robots de la construcción
y edificación.
1. Robot de proyección de hormigón.
2. Robot para la proyección de gunite,
bombeo de morteros, autonivelantes y microhormigón.
3. Robot de demolición.
4. Robot para colocar paneles.
5. Robot cortador y soldador de piezas metálicas.
6. Robot en forjados, cubiertas y fachadas de
hormigón.
7. Robot para pintar fachadas.
8. Robot en colocación de bloques prefabricados.
9. Robot escultor. El robot talla en piedra un
modelo 3D
10. Robot en fábrica de encofrados.
11. Robot para paletización en fábrica
de ladrillos.
12. Robot de manipulación en fábrica
de tejas.
13. Robot de manipulación de material refractario
en fábrica de chimeneas refractarias.
14. Robot de selección, manipulación
y paletización de puertas y marcos de puertas.
TALLER DE TRABAJO
Robótica en taladros, cortes y mecanizados
en la edificación.
TALLER DE TRABAJO
Robot para plegado de grandes chapas de acero.
TALLER DE TRABAJO
Robótica aplicada a pinzas instaladoras
de montaje y desmontaje.
TALLER DE TRABAJO
Robótica en aplicación de pinturas
y adhesivos.
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