Equipo Pesado Eléctrico y Autónomo:El Futuro de la Construcción y la Minería

Con la electrificación de automóviles, autobuses, camiones y otros vehículos de transporte en desarrollo, es natural que el equipo de construcción finalmente esté preparado para unirse. Los objetivos de cero emisiones, ahorro de combustible y menor ruido, además de una sensación y manejo mejorados con comparable energía, han llevado a compañías como GM a anunciar su ambicioso deseo de volverse totalmente eléctricos para 2035, eliminando gradualmente los motores de gasolina y diésel por completo.

En Volvo, también estamos comprometidos a brindar soluciones sostenibles; de hecho, hemos trabajado arduamente durante décadas para diseñar equipos de construcción eléctricos que no solo pueden transformar los lugares de trabajo actuales, sino que también abren posibilidades para aplicaciones completamente nuevas para equipos pesados. Las soluciones autónomas abren aún más esas posibilidades.

Si desea estar a la vanguardia en la propiedad y el funcionamiento de un equipo eléctrico, actualmente estamos aceptando pedidos anticipados de nuestra excavadora eléctrica compacta ECR25 y los modelos de cargadora de ruedas eléctrica L25, que saldrán al mercado este verano, pero estos modelos compactos Los modelos eléctricos son solo el comienzo. Eche un vistazo a los diseños de nuestra excavadora eléctrica de tamaño mediano EX03 y los conceptos de dúmper autónomo TA15 para ver hacia dónde se dirige el futuro de los equipos de construcción y minería. 

EX03 CONCEPTO DE EXCAVADORA DE TAMAÑO MEDIANO:LA SEGURIDAD ES FUNDAMENTAL

La EX03 es una excavadora de ruedas con batería eléctrica de concepto:la primera de nuestra gama de máquinas de tamaño medio. Como máquina de laboratorio conceptual, todavía es parte de un proyecto de investigación y no está disponible comercialmente en este momento. Su objetivo es mostrar cómo se puede utilizar un tren motriz eléctrico para impulsar máquinas medianas con tecnología de batería robusta y eficiente.

El tren motriz eléctrico de la EX03 está diseñado para brindar el mismo rendimiento que una máquina diésel de 14 toneladas, pero con cero emisiones, mayor eficiencia, menores niveles de ruido y un costo total de propiedad reducido. El bajo nivel de ruido hace que esta máquina sea más adecuada para proyectos como la construcción de carreteras y la preparación del sitio en áreas urbanas densamente pobladas o de noche.

El motor de combustión que normalmente se utiliza en máquinas de este tamaño ha sido sustituido por baterías de iones de litio. Actualmente, la EX03 puede funcionar durante un día completo de trabajo (según el ciclo de trabajo de la máquina) con una carga rápida de una hora durante la hora del almuerzo. Nuestro objetivo es un día completo de funcionamiento sin una carga rápida en el futuro.

¿Cómo prioriza la seguridad el concepto de excavadora eléctrica EX03?

Al igual que con todos los conceptos de Volvo, la seguridad está en el corazón de su diseño. Por ejemplo, una función opcional de la EX03 es una pantalla de video fijada en la parte trasera de la máquina. Se puede configurar de tres maneras:

• una transmisión de video en tiempo real desde el frente de la máquina para permitir que los autos que circulan detrás vean claramente hacia adelante, lo que es ideal para su uso en vías públicas
• una pantalla de seguridad basada en texto para alertar a los trabajadores en el sitio sobre el movimiento hacia la izquierda, hacia la derecha o hacia atrás
• y una transmisión en vivo de comunicación de seguridad donde el operador puede hacer contacto visual con los peatones y los trabajadores para minimizar malentendidos (p. ej., el mensaje de texto del operador en la pantalla para peatones podría decir, “Dejaré de trabajar para que la calle frente a mí .”)

La excavadora EX03 de gama media puede adaptarse a cualquier condición del sitio y tiene la potencia y la durabilidad para trabajar en una variedad de sitios de trabajo. Gracias a sus emisiones de escape cero, es un socio perfecto para trabajos en el centro de la ciudad o áreas donde las regulaciones de emisiones imponen restricciones en la construcción. Es capaz de equiparse con una variedad de accesorios diferentes para una versatilidad de aplicación completa.

Estamos entusiasmados con el enorme potencial del concepto EXO3, ya que representa el futuro de obras de construcción más seguras y ambientalmente responsables en el extremo más grande de la escala.

CONCEPTO DE TRANSPORTADOR AUTÓNOMO TA15:REPENSAR EL FUNCIONAMIENTO DE LAS CANTERAS

El TA15 es el resultado del desarrollo continuo de modelos conceptuales anteriores. La máquina ahora es parte de la solución de transporte autónomo TARA, que consta de varios componentes:los vehículos base (múltiples TA15), además de la infraestructura requerida, como estaciones de carga, una torre de control, soluciones de nube conectadas diseñadas para cumplir con los requisitos de operación del cliente, mantenimiento y soporte de reparación y la configuración de operaciones prácticas que varía de un sitio a otro.

El uso previsto del TA15 es transportar material en flujos repetitivos en entornos todoterreno confinados como canteras. La cantidad de máquinas y las respectivas estaciones de carga dependerán en gran medida de los volúmenes de producción/transporte objetivo, así como del ciclo de transporte. Puede comenzar como una pequeña flota de 3 o 4 máquinas y ascender a flotas más grandes de 15 o 20 máquinas funcionando en un esfuerzo coordinado en un sitio. La flota de máquinas TA15 interactuará estrechamente con el respectivo equipo de carga en el sitio (por ejemplo, cargadoras de ruedas o excavadoras) y será supervisada y controlada desde una sala de control central en el sitio.

Las máquinas TA15 están diseñadas para carga de oportunidad de alta potencia, que es una parte natural del ciclo de transporte. Esto significa que, en principio, las máquinas pueden cargarse en cada ciclo con la cantidad de energía que necesitan para ejecutar el siguiente ciclo. El proceso de carga es totalmente autónomo, utilizando un cargador de alta potencia de 150 kw que se conecta a través de un pantógrafo en el suelo a un pick-up en la parte inferior del TA15. El tiempo de carga variará desde aproximadamente un minuto hasta tres minutos dependiendo de la cantidad de energía necesaria.

¿Cuáles son los beneficios de una solución de transporte autónomo?

Los principales beneficios que experimentarán los clientes incluyen:

• mayor eficiencia energética gracias a la transmisión eléctrica y al diseño innovador de la máquina base
• menos emisiones (cero emisiones locales) debido a la línea de transmisión alimentada por batería
• mayor seguridad
• un aumento general en la productividad del proceso debido a la combinación de automatización, electrificación y conectividad

El concepto TA15 ha funcionado muy bien como prototipo durante el proyecto Electric Site, validando claramente sus beneficios y potencial. Nuestros próximos pasos son mejorar la estabilidad, el tiempo de actividad y el rendimiento general del sistema para alcanzar los niveles necesarios para pasar el concepto de un prototipo a una solución comercialmente viable.

Y la seguridad, que es y siempre ha sido uno de los valores fundamentales de Volvo, también está a la vanguardia de la solución TARA. Comienza con tener un área cercada/confinada para la operación autónoma. También hay un sistema de parada de emergencia redundante que puede garantizar una parada segura de todo el sistema en todo momento, además de un sistema de gestión del tráfico que realiza un seguimiento continuo de la posición de todas las máquinas para asegurar el flujo de tráfico correcto. Finalmente, un sistema de detección de obstáculos en las máquinas TA15 consiste en una combinación de sensores LIDAR y RADAR que ayudan a la máquina a detectar obstáculos en la ruta de conducción prevista.

¿Qué significa el sistema TARA para las máquinas convencionales con motor diésel?

El mayor cambio al pasar de las soluciones de transporte convencionales al sistema TARA es el enfoque de pensamiento sistémico. No se trata solo de cambiar el equipo actual por algo nuevo, se trata de cambiar la forma en que funcionan los sitios para aprovechar al máximo las ventajas que puede obtener de la electrificación, la automatización y la conectividad.

Vemos la solución TARA como una extensión de la oferta actual de soluciones de transporte de Volvo Group. Ayudará a transformar la industria del transporte hacia soluciones más sostenibles. Sin embargo, es posible que el sistema no encaje en todos los entornos y procesos de los clientes, por lo que también veremos camiones diésel o de combustibles renovables en paralelo durante bastante tiempo.

También prevemos algunos cambios en la forma en que se operarán en el futuro las canteras y otras aplicaciones de los clientes. Esto requerirá diferentes trabajos y nuevas competencias en el futuro, y tendremos que trabajar en estrecha colaboración con nuestros clientes y socios involucrados para ayudar a que estos cambios sucedan.

Mientras tanto, nuestro enfoque y principales prioridades son finalizar nuestro proceso de desarrollo, verificación y validación para asegurar una introducción exitosa en el mercado de la solución TARA para clientes seleccionados. Esto comenzará a fines de 2021, con fuertes ambiciones de escalar la solución en los próximos años. Mientras trabajamos para llevar esta solución al mercado, continuaremos trabajando en muchas otras soluciones autónomas interesantes que ayudarán a que los sitios futuros sean más productivos, eficientes y seguros. Estén atentos:¡el futuro promete ser muy emocionante!

Puede leer más sobre nuestro impulso hacia la electromovilidad y las soluciones autónomas de Volvo adicionales para ver qué más nos depara el futuro de las máquinas eléctricas y autónomas.

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Hakyong Yang: Hakyong se unió al equipo de Volvo CE en 1998 como ingeniero de control de rendimiento del motor e instalación del sistema del motor. Actualmente trabaja como director de la plataforma de excavadoras medianas en la oficina de Changwon, Corea.

Uwe Müller: Uwe comenzó su carrera en Volvo Construction Equipment (Volvo CE) en 2006, donde dirigió varios proyectos de investigación que desarrollaron nuevas tecnologías, máquinas conceptuales y sistemas de sitio, incluido el innovador estudio Electric Site. Actualmente se desempeña como jefe de ventas y marketing de soluciones todoterreno en Volvo Automated Solutions, y se especializa en automatización y electrificación de equipos de construcción.