Revolucionando construcción y minería: Equipos pesados eléctricos y autónomos

Con la electrificación de coches, autobuses, camiones y otros vehículos de transporte en marcha desde hace años, era natural que los equipos de construcción finalmente se unieran. Los objetivos de cero emisiones, ahorro de combustible y menor ruido, además de una mejor sensación y manejo con potencia comparable, han llevado a empresas como GM a anunciar su ambicioso objetivo de ser totalmente eléctricos para 2035, eliminando progresivamente motores de gas y diésel.

En Volvo también nos comprometemos a ofrecer soluciones sostenibles; de hecho, llevamos décadas trabajando en el diseño de equipos de construcción eléctricos que no solo transformen las obras actuales, sino que también abran posibilidades para aplicaciones totalmente nuevas de equipos pesados. Las soluciones autónomas amplían aún más esas posibilidades.

Si buscas estar a la vanguardia en la adquisición y operación de equipos eléctricos, actualmente aceptamos pedidos anticipados para nuestros modelos compactos de excavadora eléctrica ECR25 y cargadora de ruedas eléctrica L25, que saldrán al mercado este verano, pero estos modelos compactos eléctricos son solo el principio. Echa un vistazo a los diseños de nuestra excavadora eléctrica mediana EX03 y el concepto de dumper autónomo TA15 para ver hacia dónde se dirige el futuro de los equipos de construcción y minería.

CONCEPTO EXCAVADORA MEDIANA EX03: SEGURIDAD EN SU NÚCLEO

La EX03 es una excavadora de ruedas mediana conceptual propulsada por batería, la primera en nuestra gama de máquinas medianas. Como máquina conceptual de laboratorio, sigue siendo parte de un proyecto de investigación y no está disponible comercialmente en este momento. Su objetivo es mostrar cómo una transmisión eléctrica puede usarse para impulsar máquinas medianas con tecnología de baterías eficiente y robusta.

La transmisión eléctrica de la EX03 está diseñada para ofrecer el mismo rendimiento que una máquina diésel de 14 toneladas, pero con cero emisiones, mayor eficiencia, menores niveles de ruido y un coste total de propiedad reducido. El menor ruido hace que esta máquina sea más adecuada para proyectos como construcción de carreteras y preparación de terrenos en áreas urbanas densamente pobladas o de noche.

El motor de combustión que se usa normalmente en máquinas de este tamaño ha sido reemplazado por baterías de iones de litio. Actualmente, la EX03 puede operar una jornada completa (dependiendo del ciclo de trabajo) con una carga rápida de una hora durante el almuerzo. Nuestro objetivo es lograr una jornada completa sin carga rápida en el futuro.

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

Como en todos los conceptos Volvo, la seguridad está en el corazón de su diseño. Por ejemplo, una característica opcional para la EX03 es una pantalla de video fija en la parte trasera de la máquina. Puede configurarse de tres formas:

• Transmisión de video en tiempo real desde el frente de la máquina para permitir que los coches que circulan detrás vean claramente hacia adelante, ideal para uso en vías públicas
• Pantalla de seguridad basada en texto para alertar a los trabajadores en la obra sobre movimientos a izquierda, derecha o marcha atrás
• Y una transmisión en vivo de comunicación de seguridad donde el operador puede hacer contacto visual con peatones y trabajadores para minimizar malentendidos (ej. el mensaje del operador en la pantalla para peatones podría leer: "Detendré el trabajo para que puedas cruzar la calle frente a mí".)

La excavadora mediana EX03 puede adaptarse a cualquier condición del terreno y tiene la potencia y durabilidad para trabajar en una variedad de obras. Gracias a sus cero emisiones de escape, es una compañera perfecta para trabajos en centros urbanos o áreas donde las regulaciones de emisiones imponen restricciones a la construcción. Puede equiparse con una variedad de implementos diferentes para una versatilidad de aplicación completa.

Estamos entusiasmados con el enorme potencial del concepto EX03, ya que representa el futuro para obras de construcción más seguras y ambientalmente responsables a mayor escala.

CONCEPTO DUMPER AUTÓNOMO TA15: REPENSANDO CÓMO OPERAN LAS CANTERAS

El TA15 es el resultado del desarrollo continuo de modelos conceptuales previos. La máquina ahora forma parte de la solución de transporte autónomo TARA, que consta de varios componentes: los vehículos base (múltiples TA15), más la infraestructura requerida como estaciones de carga, una torre de control, soluciones en la nube conectadas diseñadas para cumplir requisitos operativos del cliente, soporte de mantenimiento y reparación, y la configuración operativa práctica que varía según la obra.

El uso previsto del TA15 es transportar material en flujos repetitivos en entornos fuera de carretera confinados como canteras. El número de máquinas y estaciones de carga dependerá en gran medida de los volúmenes de producción/transporte objetivo y del ciclo de transporte. Puede comenzar como una flota pequeña de 3-4 máquinas y llegar a flotas mayores de 15-20 máquinas operando de forma coordinada en una obra. La flota de máquinas TA15 interactuará estrechamente con los equipos de carga respectivos en la obra (ej. cargadoras de ruedas o excavadoras) y será supervisada y controlada desde una sala de control central en la obra.

Las máquinas TA15 están diseñadas para carga de oportunidad de alta potencia, que es una parte natural del ciclo de transporte. Esto significa que las máquinas pueden cargarse en principio cada ciclo con la energía que necesitan para el siguiente. El proceso de carga es totalmente autónomo, usando un cargador de alta potencia de 150 kW que se conecta mediante un pantógrafo en el suelo a una toma en la parte inferior del TA15. El tiempo de carga variará aproximadamente de uno a tres minutos según la 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 diseño innovador de la máquina base
• Menores emisiones (cero emisiones locales) gracias a la transmisión propulsada por batería
• Mayor seguridad
• Un aumento general en la productividad del proceso gracias 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, disponibilidad y rendimiento general del sistema para alcanzar los niveles necesarios para pasar de prototipo a solución comercialmente viable.

Y la seguridad, que siempre ha sido uno de los valores fundamentales de Volvo, está a la vanguardia de la solución TARA. Comienza con un área vallada/confinada para la operación autónoma. También hay un sistema de parada de emergencia redundante que puede asegurar una parada segura del sistema completo en todo momento, más un sistema de gestión de tráfico que rastrea continuamente la posición de todas las máquinas para asegurar el flujo correcto. Finalmente, un sistema de detección de obstáculos en las máquinas TA15 consiste en una combinación de sensores LIDAR y RADAR que ayuda a la máquina a detectar obstáculos en la trayectoria de conducción prevista.

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

El mayor cambio al pasar de 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, sino de cambiar la forma en que funcionan las obras para aprovechar al máximo las ventajas de la electrificación, automatización y conectividad.

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

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

Mientras tanto, nuestro foco y principales prioridades son finalizar nuestro proceso de desarrollo, verificación y validación para asegurar una introducción exitosa al mercado de la solución TARA para clientes seleccionados. Esto comenzará a finales de 2021, con fuertes ambiciones de escalar la solución en los próximos años. A medida que trabajamos para llevar esta solución al mercado, continuaremos trabajando en muchas otras soluciones autónomas emocionantes que ayudarán a que las obras futuras sean más productivas, eficientes y seguras. Mantente atento: ¡el futuro promete ser muy emocionante!

Puedes leer más sobre nuestro impulso hacia la electromovilidad y soluciones autónomas adicionales de Volvo 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 de sistemas de motor. Actualmente trabaja como director de la plataforma de excavadoras medianas desde la oficina de Changwon, Corea.

Uwe Müller: Uwe comenzó su carrera en Volvo Construction Equipment (Volvo CE) en 2006, donde lideró varios proyectos de investigación desarrollando nuevas tecnologías, máquinas conceptuales y sistemas de obra, incluyendo el innovador estudio Electric Site. Actualmente se desempeña como Jefe de Ventas y Marketing para soluciones Off-road en Volvo Automated Solutions, especializado en automatización y electrificación de equipos de construcción.