Robots de construcción:¿la respuesta a la creciente escasez de mano de obra?

Ante la creciente escasez de mano de obra, la industria de la construcción recurre cada vez más a los robots. Descubra qué son los robots de construcción y qué pueden hacer.

Se estima que el gasto mundial en bienes y servicios relacionados con la construcción anualmente será de alrededor de $ 10 billones en 2021. La industria de la construcción representa aproximadamente el 13% del PIB mundial. Sin embargo, el crecimiento de la productividad en este sector ha sido solo de alrededor del 1% anual durante los últimos 20 años, según un estudio del McKinsey Global Institute. El sector de la construcción ha tardado en adoptar la automatización. Una razón de esto es que la complejidad de los trabajos de construcción ha dificultado la automatización. La tecnología no ha estado a la altura del desafío.

El número de proveedores que suministran robótica para la construcción es aún reducido. Actualmente, los robots solo pueden realizar determinadas tareas.

Pero existen numerosas aplicaciones para las que la tecnología está madura. Este artículo explorará los robots de construcción a través de los siguientes temas:

• Robots de albañilería
• Robótica para atar barras de refuerzo
• Robots de acabado de paneles de yeso
• Robots de pintura para la construcción
• Disposición arquitectónica y estructural automatizada
• Robótica de inspección del sitio
• Equipo autónomo de movimiento de tierra
• Cómo obtener el robot de construcción ideal para su organización

Robots de albañilería

La albañilería es un trabajo exigente. Los estudios de la industria muestran que los albañiles tienen la tasa más alta de lesiones entre los trabajadores de la construcción. Los albañiles robóticos pueden reducir las tasas de lesiones. Y pueden aumentar la productividad en un 400% o más, como se informa en un estudio realizado por la Universidad Politécnica Estatal de California.

El robot levanta el ladrillo y aplica lechada automáticamente. Luego coloca el ladrillo en su lugar con gran precisión. Pero el albañil robótico no reemplaza al albañil humano. Una persona trabaja con el robot para limpiar el exceso de mortero y mejorar la apariencia del resultado. El efecto neto es un aumento notable en la producción combinado con una mayor calidad. Y el trabajo de los trabajadores se vuelve más fácil.

Otro enfoque es simplemente ayudar al albañil con el levantamiento. El proveedor proporciona una pequeña grúa para el lugar de trabajo que ayuda al albañil a levantar bloques de cemento pesados ​​y colocarlos en su lugar. Los trabajadores hacen más con menos fatiga y un menor riesgo de lesiones.

Solo hay unos pocos proveedores que brindan soluciones robóticas de albañilería. Sin embargo, han probado la tecnología en aplicaciones del mundo real. Y parece estar listo para escalar.

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Robótica para atar barras de refuerzo

Las estructuras de hormigón armado deben tener las barras de refuerzo unidas con alambre. Atar la barra de refuerzo no aumenta la resistencia estructural. Simplemente mantiene las varillas en su lugar cuando se vierte el hormigón. Aunque necesario, es un trabajo agotador y repetitivo. Automatizar esta tarea es una buena aplicación para robots equipados con visión. El equipo robótico viaja sobre rieles a ambos lados del puente. Advanced Construction Robotics dice que su Tybot puede hacer 1.100 ataduras por hora.

Actualmente, esta tecnología solo existe para puentes. Y el número de proveedores parece estar limitado a uno. Las empresas constructoras deben esperar robots que puedan realizar esta tarea para otras estructuras.

Robots de acabado de paneles de yeso

Los trabajadores que terminan los paneles de yeso tienen una alta tasa de lesiones relacionadas con el trabajo. Las agencias gubernamentales de EE. UU. Informan que los instaladores de paneles de yeso sufren con mayor frecuencia esfuerzos excesivos y caídas. Trabajar con paneles de yeso también es un trabajo sucio y polvoriento.

Los primeros resultados en la automatización de esta tarea son muy prometedores. El robot de paneles de yeso de un proveedor puede terminar los paneles de yeso a un nivel 5+. Este es el nivel más alto de suavidad y apariencia. Sin embargo, el robot no es totalmente autónomo. Un trabajador guía al robot, lo lleva al área de trabajo y lo equipa con el efector final correcto. Usando visión por computadora asistida por IA, el robot puede pegar y aplicar el lodo. Y también lija la pared, capturando el 99,9% del polvo. La captura de polvo hace que el lugar de trabajo sea más seguro y agradable.

Un trabajador puede administrar varias máquinas de paneles de yeso a la vez.

En la actualidad, este sistema robótico solo está disponible en una geografía limitada. Ahora que el concepto ha sido probado, parece probable que entren en el campo más proveedores de robótica.

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Pintura de robots para la construcción

Los robots de pintura se han utilizado durante muchos años en la industria automotriz. Ahora están comenzando a incursionar en el sector de la construcción.

Para la pintura de interiores, hay un buen número de proveedores que ofrecen soluciones. Los robots funcionan con baterías y su brazo robótico puede alcanzar la parte superior de la mayoría de las paredes. La pintura de techos es una tarea especialmente ardua para las personas. Para los pintores de robots, esto no es un problema.

Los robots de pintura para interiores están equipados con cámaras y escáneres. Escanean las superficies a pintar y luego operan sin intervención humana. Pero aún debe haber una persona para supervisar la operación. El trabajador volverá a llenar el suministro de pintura y moverá el robot a su posición antes de ponerlo en marcha. Una persona puede ocuparse de muchos robots, lo que amplifica el aumento de productividad.

Los robots de pintura de interiores también pueden aplicar otros materiales, como un acabado ignífugo. El acabado es una mezcla de lana de roca y cemento. Es una tarea desagradable para las personas y conlleva riesgos para la salud. El uso de robots reduce el riesgo para la salud y hace que el trabajo sea más fácil y rápido.

Para la pintura exterior, no hay muchas opciones. Se han propuesto y probado drones para pintura exterior. Pero no parece que existan soluciones comerciales. Se están desarrollando robots para pintar exteriores que cuentan con la capacidad de trepar paredes. El robot usa una aspiradora para adherirse a la pared.

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Diseño arquitectónico y estructural automatizado

La automatización del diseño de un edificio es muy prometedora para aumentar la productividad.

Los arquitectos modernos utilizan Building Information Modeling (BIM) para estructuras grandes. BIM crea un modelo informático en 3D de todo el edificio.

En el punto apropiado, los trabajadores crean el piso a nivel del suelo. Luego, un enmarcador debe imprimir un mapa en el piso que muestre dónde colocar las paredes. Las herramientas que se utilizan actualmente para este mapeo incluyen una cinta métrica y una línea de tiza. Los equipos de construcción utilizan las líneas como guía. Este proceso de diseño requiere mucho tiempo y es propenso a errores. Un error de incluso un centímetro podría provocar que un gabinete o un equipo no quepa en una habitación. Estos errores pueden resultar muy costosos.

Ahora existe una forma automatizada de imprimir el diseño en el suelo. Así es como funciona. Primero, el BIM para el edificio se descarga a un robot móvil autónomo (AMR). El AMR viaja alrededor del piso de concreto. Establece líneas que muestran la posición exacta de las paredes. El robot también imprime la ubicación de las aberturas mecánicas, eléctricas y de plomería (MEP). Incluso etiqueta estas aberturas y agrega otra información útil.

Este tipo de AMR puede reducir el tiempo para producir un diseño de una semana a dos días, según un capataz de Swinerton, una empresa de construcción comercial en los Estados Unidos. Los redactores deben crear un diseño para cada piso de un edificio de gran altura. Por lo tanto, el ahorro de tiempo puede ser bastante grande.

La tecnología robótica aplicada al diseño de edificios reduce los errores y acelera los horarios.

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Robótica de inspección del sitio

El empleo de robots para la inspección es común en muchas industrias. Y la industria de la construcción comienza a sumarse a la tendencia. Varios proveedores fabrican robots de inspección para su uso en la construcción.

Para el interior de un edificio, las empresas de construcción pueden desplegar rovers robóticos sobre ruedas. Para la inspección externa, los contratistas pueden utilizar drones aéreos.

Muchos proyectos de construcción involucran la construcción de infraestructura como carreteras y puentes. El lugar de trabajo se extiende por un área grande. Los drones aéreos pueden volar sobre todo el sitio, tomando fotografías y grabando videos. Pueden escalar fácilmente a cualquier altitud que se necesite. Obtener una descripción general regular brinda a los planificadores la información que necesitan para detectar problemas. Sin un dron, dicha inspección es costosa, difícil o económicamente inviable.

La detección temprana de errores puede ayudar a reducir los sobrecostos.

La inteligencia artificial (IA) avanzada puede compilar análisis detallados de costos y tiempos. Estos análisis permiten una evaluación precisa del progreso del proyecto. Los datos proporcionados por el dron son fundamentales.

Los robots móviles autónomos (AMR) pueden moverse dentro de los edificios. Algunos AMR de inspección usan ruedas, mientras que otros tienen patas. Equipados con escáneres láser, los AMR pueden tomar y registrar mediciones precisas. Los ingenieros de construcción pueden comparar las dimensiones construidas con sus planos. Una vez más, la detección de errores más temprano que tarde hace una enorme diferencia. La detección temprana no solo reduce los costos, sino que también mantiene el proyecto a tiempo.

La inspección robótica ayuda a mejorar la seguridad. La inspección del sitio muestra dónde los escombros u otras condiciones pueden causar un peligro. Los AMR pueden llegar a áreas demasiado peligrosas o demasiado estrechas para las personas.

Se pueden realizar diversos tipos de medidas. Los planificadores del sitio pueden equipar los AMR con sensores de medición térmica. La instrumentación de ultrasonido puede detectar fugas de gas. Los equipos de medición de radiación pueden descubrir condiciones peligrosas.

En resumen, la inspección del sitio es una faceta de la industria de la construcción para la que existen robots y ofrecen muchos beneficios. Y hay un número considerable de proveedores entre los que elegir.

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Equipo autónomo de movimiento de tierra

Los vehículos de construcción autónomos no se utilizan actualmente de forma generalizada. De hecho, en 2021, tendrán una participación de mercado de menos del 1% de las ventas totales de equipos de construcción en todo el mundo. Pero el crecimiento de este sector es exponencial. Se espera que el tamaño del mercado se duplique en los próximos dos años.

La Asociación de Fabricantes de Equipos proporciona algunas de las estadísticas que se presentan aquí.

Los principales fabricantes han realizado grandes inversiones en la creación de equipos autónomos de movimiento de tierras. La mayoría de estos equipos se concentran actualmente en la industria minera. Aquí está bien establecido. En marzo de 2021, Caterpillar anunció que había transportado más de dos mil millones de toneladas en los últimos seis años. Caterpillar dice que sus vehículos autónomos han recorrido más de 42 millones de millas. Esto se hizo sin una lesión con tiempo perdido. El equipo autónomo de movimiento de tierras de Komatsu ha transportado más de tres mil millones de toneladas.

Según estos resultados, parece que la tecnología está lista para la construcción. Quizás los obstáculos a superar no sean tecnológicos sino económicos.

Centrándose en la economía, otros proveedores han adoptado un enfoque diferente. Ofrecen servicios de modernización para convertir excavadoras manuales en vehículos autónomos. El proveedor instala la inteligencia artificial, los sensores y el equipo de control en el equipo existente. La modernización evita el alto costo de comprar nuevos equipos.

Otro método para reducir el costo de entrada es alquilar el equipo. Al alquilar, el cliente puede probar primero el equipo. Los usuarios pueden evaluar el retorno de la inversión del equipo antes de comprarlo.

Otros niveles de automatización se están infiltrando en los equipos de construcción. Las tareas que necesitan alta precisión son funciones de asistencia. Por ejemplo, los niveladores deben tener sus hojas ajustadas con precisión. El conductor debe hacer muchos ajustes para hacer las cosas bien. Ahora, este equipo viene con una unidad GPS cinética en tiempo real (RTK). La hoja se ajusta sola y puede cambiar con el terreno.

Las nuevas características de seguridad permiten a los conductores sin experiencia utilizar equipos costosos con un riesgo mucho menor. Las cámaras y los sistemas de advertencia de colisión evitan accidentes. Los acelerómetros y otros sensores proporcionan sistemas de alerta temprana contra vuelcos.

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Cómo obtener el robot de construcción ideal para su organización

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