Hephaestus, el robot constructor llega a la obra

Los robots se abren paso en el mundo de la construcción. Estamos acostumbrados a verlos trabajar en la industria, en el sector de la automoción, en el sector aeroespacial e incluso recolectando fruta en los campos. Pero no es habitual encontrarlos entre el hormigón de las obras.

“El sector de la construcción es un ámbito desestructurado que cambia de un día para otro”, explica a D+I Julen Astudillo arquitecto de Tecnalia y coordinador del proyecto europeo Hephaestus que investiga las posibilidades de la robótica en la construcción de fachadas. “En apenas unos años veremos cómo los robots se ocupan poco a poco de los trabajos más repetitivos y los más peligrosos en la construcción. La rapidez y la precisión de un robot pueden aumentar notablemente la productividad en una obra” asegura.

Hephaestus es un proyecto europeo que desarrolla una nueva solución tecnológica para la construcción de fachadas y su mantenimiento. Una plataforma robótica con la que automatizar estos trabajos con un triple objetivo: reducir los riesgos de los operarios, aumentar la productividad de la obra y mejorar la calidad del producto final.

El robot Hephaestus, que lleva el nombre del dios griego de la forja, está diseñado para recubrir una estructura de hormigón o acero con un ‘muro cortina’. Es decir, construye el acristalamiento que cerrará el edificio sin apenas intervención humana. “Para manejarlo sólo hacen falta dos personas: un técnico controla las operaciones desde la cabina de control y otro vigila la instalación desde el interior del edificio”, nos explica Astudillo. Con este sistema robótico se pueden sustituir las grúas góndola – las que se ubican en las cubiertas de los edificios para descolgar los materiales de construcción – que se emplean habitualmente.

Precisión y seguridad de movimientos

El sistema está compuesto por dos elementos: un robot de cables que se desplaza en todas direcciones y un mecanismo llamado ‘end efector’ que permite recoger cada una de las piezas del ‘muro cortina’ y las coloca en su ubicación correcta. En el caso concreto del edificio que han construido en instalaciones de Acciona en la localidad de Noblejas (Toledo), cada uno de los módulos de vidrio que forman la fachada pesa 400 kg y mide 3,60 m de alto por 1,50 m de ancho.

“Los cables son como los pies del robot que le permite desplazarse. Las manos son las del ‘end efector’ con las que, gracias a un sistema de ventosas, puede coger y fijar los módulos en su sitio preciso”, señala Astudillo. Un sistema de cámaras ayuda a ajustar con precisión cada una de las operaciones. Son los ojos del sistema. Y en el cerebro de toda esta plataforma robótica un control avanzado de todo el proceso conectado a un modelo BIM (Building Information Modeling), el modelo virtual del edificio previamente diseñado con los datos topográficos.

El sistema recoge toda la información para instalar en un primer momento los anclajes sobre toda la fachada. El robot tiene capacidad para mover pesadas piezas (puede cargar hasta una tonelada de peso) además de perforar los huecos en los forjados, colocar el anclaje en su posición final, y atornillarlo. Hephaestus puede controlar todos los giros e, incluso, adaptarse a la inclinación de la fachada.

El siguiente paso es colocar los ‘muro cortina’ siguiendo unos patrones previamente indicados. Gracias a las ventosas de los brazos robóticos con los que cuenta en ‘end efector’ pueden moverse y fijarse los módulos de cristal para cerrar la fachada. El sistema de cámaras ayuda a conseguir la precisión necesaria para que el ajuste sea milimétrico. “Estos robots pueden realizar tareas en serie, de forma automática, siguiendo siempre un mismo patrón. Una vez que se haya desarrollado un sistema de instalación preciso puede servir como patrón para nuevas instalaciones” explica a D+I Julen Astudillo. De esta manera se consigue mejorar significativamente la calidad de la construcción del edificio.

Mas seguridad, mejor calidad

Hephaestus se ha mostrado como un gran operario tanto en las pruebas y demostraciones que se han llevado a cabo en las instalaciones de Tecnalia en Vizcaya, como en el piloto que han terminado en diciembre pasado en unos terrenos de Acciona en Noblejas, Toledo. Allí han levantado una estructura de hormigón de casi 13 metros de altura con 3 plantas que Hephaestus se encargó de cerrar con cristal.

“Hemos conseguido reducir en un 50% el tiempo de obra y en un 20% su coste”, asegura Astudillo, “pero sobre todo hemos conseguido mejorar la seguridad de los trabajos. No es necesario que ningún trabajador trabaje en el exterior del edificio. Los riesgos asociados al trabajo en altura prácticamente desaparecen”.

Instantánea del robot constructor ideado por Tecnalia

La tensión de los cables es monitorizada en tiempo real para asegurar la sujeción. De hecho, si el sistema detecta cualquier situación extraordinaria se detiene al momento.

El trabajo final es mucho más preciso. “El sistema mejora notablemente la calidad final de la construcción. Una vez que el sistema conoce y reconoce un patrón lo repetirá exactamente igual por lo que se reduce el margen de error”. La automatización del proceso consigue evitar problemas como filtración de aire o humedades.

Este mismo sistema sirve para trabajos de mantenimiento. “Basta con sustituir el brazo robótico que coloca los cristales por uno que se ocupe de limpiarlos o de pintar la fachada”. Sus diseñadores plantean la posibilidad de que el robot llegue incluso a formar parte del propio edificio: una vez construido puede emplearse para su mantenimiento.

Robotica y mano de obra cualificada

Detrás de esta iniciativa pionera hay 9 empresas y universidades europeas. Coordinados desde Tecnalia, en el consorcio participan las empresas españolas Cemvisa Vicinay y Acciona Construcción; las universidades de Múnich y Fraunhofer de Alemania; la firma francesa CNRS LIRMM, la noruega NLINK AS, la italiana Focchi SPA y R2M Solution LTD del Reino Unido.

Los resultados del proyecto, que se presentarán en febrero ante la Comisión Europea que ha financiado el trabajo, animan a introducir la robótica y la automatización en un sector, el de la construcción, que representa el 9% del PIB europeo. “La robótica puede ser un actor importante en los nuevos procesos de digitalización y automatización de la construcción. Es imparable que en los próximos años veamos más robots en las obras”.

La implementación de nuevos sistemas robóticos como el Hephaestus obligará a cambiar el perfil de los trabajadores de la construcción. “Los robots no van a acabar con el empleo, pero serán necesarios puestos de trabajo más técnicos y menos físicos”.

El sistema se puede ajustar según el tamaño de la fachada en la que trabaja. Incluso para rascacielos. “Está diseñado para llegar a cubrir una superficie de 100 m de altura por 100 de ancho”. El gran secreto es conseguir la tensión indicada de los cables.

Seguridad, velocidad y precisión en la ejecución de las tareas. Son las principales ventajas que ofrece este sistema robótico. Con él se puede instalar fachadas acristaladas, paneles solares u otros materiales de construcción. Pero además puede ser empleado para limpiar, pintar o reemplazar elementos dañados de la fachada. Un robot diseñado para ayudar a 18 millones de personas que trabajan en Europa en el sector de la construcción.