La excavadora más inteligente: la explosión de tecnología lleva el control inteligente al nuevo medio

Después de años de constantes avances tecnológicos, en los últimos dos años se ha visto una explosión de características tecnológicas en excavadoras de tamaño mediano (de 20 a 45 toneladas métricas). Les pedimos a los fabricantes que brindaran información sobre sus tecnologías más recientes e importantes.

Las excavadoras Case de la serie D cuentan con el sistema hidráulico inteligente de la empresa con cuatro sistemas de control integrados que trabajan juntos para optimizar el rendimiento. Andrew Dargatz, gerente de marketing de marca, ofrece esta descripción general de la función: "El sistema gestiona y controla activamente la energía hidráulica durante todo el ciclo de producción para maximizar la velocidad y la eficiencia, al tiempo que reduce el consumo de combustible al minimizar el flujo hidráulico innecesario". Una nueva bomba controlada electrónicamente, una válvula de control más grande y nuevos sensores desempeñan funciones de apoyo al sistema hidráulico inteligente. Las mejoras de hardware incluyen un diseño más robusto de pluma, oruga y tren de aterrizaje.

Cuatro sistemas participan en el control hidráulico inteligente. El control económico de la pluma reduce la velocidad del motor y utiliza la gravedad durante el descenso y el giro de la pluma. El control económico automático reduce las rpm del motor después de que los controles estén en estado neutral durante 10 segundos y realizará un apagado automático, cuando esté habilitado, después de un período de inactividad preestablecido. El control de alivio de giro regula el flujo de la bomba al inicio del ciclo de giro. El control de carrera del carrete monitorea las acciones del operador y ajusta el flujo durante los ciclos de excavación para optimizar el rendimiento de la máquina.

La suma de las partes es tiempos de ciclo más cortos, menos retrabajo, menos correcciones excesivas, mayor precisión para la elevación y colocación, mayores fuerzas de arranque y mejoras en la economía de combustible de hasta un 14 por ciento.

Caterpillar ha recibido mucha atención por sus nuevas excavadoras, y con razón. Cuando presentaron los modelos 320 GC, 320 y 323 el año pasado, habían pasado 25 años desde el último rediseño importante del producto (que sería 1992) y esta vez hicieron todo lo posible. Específicamente, estos tres modelos de próxima generación fueron creados para brindar conectividad digital, facilidad de uso y funcionalidad semiautomática.

La tecnología estándar del 320 GC incluye Product Link Pro y una cámara trasera. Estándar en los modelos 320 y 323 son Product Link Elite, cámara trasera, Cat Grade con 2D, 2D E-Fence, Cat Grade con asistencia y Cat Payload. Cat Grade 2D Advanced/3D es una opción disponible en los modelos 320 y 323. Muchas de las funciones tecnológicas se combinan con teléfonos inteligentes para permitir capacidades como arranque remoto, diagnóstico remoto y localización de máquinas.

Cat coloca cada uno de los tres nuevos modelos en un diagrama de dispersión con “horas de trabajo mensuales” en el eje X y “consumo de combustible mensual” (G/H, trabajo) en el eje Y. El 320 GC, diseñado para aplicaciones de servicio bajo a medio, está en la parte inferior izquierda, el 320 para servicio medio a pesado en el medio y el 323 centrado en la producción en la parte superior derecha.

El efecto neto son grandes ganancias en varias categorías: hasta un 45 por ciento más de eficiencia, hasta un 25 por ciento menos de consumo de combustible y hasta un 15 por ciento menos de costos de mantenimiento.

Smart Power Control (SPC) es la característica citada por Aaron Kleingartner, director de marketing de Doosan Infracore Norteamérica. SPC fue diseñado durante el desarrollo de las excavadoras Doosan Dash-5 Tier 4 para reducir el consumo de combustible hasta en un 7 por ciento. SPC monitorea la demanda y, cuando la demanda es baja, como durante la parte de giro de un ciclo de excavación, SPC reduce la velocidad del motor.

SPC es la tercera versión de tecnología diseñada para reducir el consumo de combustible. Cada refinamiento se basa en el programa anterior. El primero se introdujo en las máquinas Tier 3, el segundo en los modelos Tier 4 Interim y ahora este tercer paquete viene en los modelos Dash-5 actuales.

Cada uno de los cuatro modos de energía funcionará con el SPC encendido o apagado; SPC está activo sólo en el modo de trabajo de excavación. Es probable que los operadores simplemente dejen el SPC encendido excepto durante el levantamiento. En esos momentos, los operadores querrán la mayor precisión y control que ofrecen los medios tradicionales de hacer funcionar el motor a una velocidad constante mientras utilizan el sistema hidráulico para modular el rendimiento de elevación.

"Debido a que tienen menos recursos, a los OEM de pequeño volumen les lleva más tiempo diseñar, desarrollar e implementar nuevas características tecnológicas", dice Mike Popovic, vicepresidente de excavadoras de Gradall, sobre el último gran avance tecnológico de la compañía hace dos años: el debut. del crossover Discovery de velocidad en carretera. Pero de hecho fue un gran revuelo.

con varias funciones avanzadas, entre las que destaca la unidad remota. Con él, el operador puede conducir

e el camión desde la cabina de la excavadora. La velocidad está limitada a 5 mph hacia adelante y hacia atrás. Colocar la máquina desde la cabina mejora las aplicaciones típicas de las excavadoras Gradall, como la limpieza de zanjas, el control de la vegetación en las carreteras y el reemplazo de alcantarillas. Las características del Discovery de 15 toneladas, incluida la propulsión remota, se incorporarán en el futuro a modelos más grandes, afirma Popovic.

La tecnología más interesante en el horizonte de Gradall es BODAS basada en la nube. El paquete de software BODAS de Bosch Rexroth ofrece de múltiples a

ols para OEM, incluida la capacidad de configurar la funcionalidad y el rendimiento del sistema hidráulico. Pero siempre ha sido un sistema basado en dispositivos que requiere que la computadora portátil en la que está instalado esté físicamente presente con la máquina que está configurando. La capacidad de realizar esas configuraciones y aplicar actualizaciones de forma remota es ventajosa para un fabricante más pequeño con máquinas muy dispersas, como Gradall.

"En Hyundai, hemos dado una alta prioridad a nuestras tecnologías de monitorización y control", dice Michael Fuller, especialista en productos y capacitación de Hyundai Construction Equipment Americas. "Puedes ver los resultados en una variedad de sistemas y componentes". El monitor ahora incluye un inclinómetro para indicar la condición del nivel de la máquina en tiempo real. Gran parte de la información mostrada se centra en el seguimiento del uso de combustible: consumo medio y total de combustible, por hora

y el consumo diario de combustible sobre una base histórica, y un indicador ECO que muestra el consumo de combustible en tiempo real.

Los controles hidráulicos mejorados de Hyundai incluyen el control de flujo de accesorios, que brinda a los operadores control independiente de dos bombas. Los ajustes del caudal pueden ser

almacenado para hasta 10 accesorios trituradores (bidireccionales) y 10 trituradores (unidireccionales). Los operadores pueden seleccionar uno de los tres modos de energía hidráulica desde el monitor. El modo de velocidad brinda máxima velocidad y potencia para trabajos pesados. El modo de equilibrio optimiza el rendimiento y la eficiencia del combustible para el trabajo general. El modo de eficiencia proporciona el máximo control y eficiencia para trabajos ligeros.

David Young, gerente de marketing de producto, excavadoras para Norteamérica y Sudamérica de John Deere e Hitachi, llama la atención sobre el sistema de tres bombas de la 245G LC y la ZX245USLC-6. La tercera bomba está asignada a la función de giro. "La oscilación canibaliza el sistema hidráulico en los sistemas de dos bombas y puede convertirse en un factor limitante en el rendimiento, especialmente si la máquina está en una pendiente o pendiente". Ambas son máquinas de 25 toneladas métricas y de cola reducida; Los modelos de 30 toneladas se lanzarán en abril.

La integración y el intercambio de información están logrando grandes avances, según Andrew Kahler, gerente de marketing de productos de John Deere WorkSight. JDLink (Deere) y ZXLink (Hitachi) funcionan en una red celular 4G LTE. El sistema actual tiene más memoria y más potencia y tiene Bluetooth y Wi-Fi para permitir la comunicación con múltiples dispositivos y plataformas. Debido a que no existe un protocolo de comunicación estándar para datos telemáticos, el cliente

Los profesionales han tenido que recopilar información de las máquinas por marca y luego integrar manualmente los resultados, una práctica conocida como "salto de portal". Los datos ahora se envían a través de una interfaz de programa de aplicación (API) a los integradores de datos para que

La información de una flota mixta se puede visualizar en un único portal.

La gestión de la información y el mantenimiento del hardware de información generalmente están dentro de las capacidades de la mayoría de los clientes, afirma Kahler. La información específica de la máquina también se puede compartir con los distribuidores para ayudar a coordinar el mantenimiento preventivo y la reparación. Los datos de los equipos que funcionan en Norteamérica se agregan y analizan en las instalaciones de Deere en Dubuque, Iowa, para buscar tendencias y permitir que el OEM sea proactivo a la hora de resolver problemas y mejorar el rendimiento de la máquina.

Kobelco está trabajando con Trimble para desarrollar tecnología

logías para uso con excavadoras. Uno de los resultados es la elección de Grade Assist (un sistema de indicación) y control de la máquina 2D y 3D. Eso es bastante estándar en la industria. Lo que hace que el diseño de Kobelco/Trimble sea único es el uso de sensores giroscópicos en lugar de sensores dentro del cilindro y sensores de posición montados en superficie. Estos sentidos giroscópicos

Los rs son similares a los utilizados en aviones y en los sistemas de control de estabilidad de vehículos de pasajeros. Se están trabajando en dispositivos anticolisión que dependen de sensores de proximidad y se lanzarán pronto.

El híbrido SK210HLC-10 de Kobelco utiliza baterías de iones de litio para impulsar el motor de giro. Dave Donneral, gerente de ventas de máquinas especializadas de Kobelco, dice que el ahorro de combustible es suficiente para vender híbridos en otros mercados donde los costos del combustible son mucho más altos que en América del Norte. "Los clientes nacionales también quieren una mejor economía de combustible y un menor impacto ambiental, pero no renunciarán al rendimiento o la producción ni pagarán una prima considerable para obtener esos beneficios, por lo que construimos el SK210HLC-10 solo para Norteamérica".

En comparación con el SK210-10 no híbrido, el SK210HLC-10 proporciona un ahorro de combustible de hasta un 40 por ciento y una reducción de CO2 de hasta un 40 por ciento. Pero en comparación con el SK210-9, el híbrido también ofrece hasta un 15 por ciento más de productividad y más de un 27 por ciento más de eficiencia. (Todas las comparaciones utilizan H o modo hidráulico).

Komvision es el nombre que Komatsu da a su opción de vista aérea. Una cámara de visión trasera es estándar; Komvision agrega dos o tres cámaras y une múltiples vistas para esa perspectiva aérea. La opción está disponible en excavadoras nuevas, pero no es compatible con las antiguas.

Justin Lantin, gerente de marketing de producto de excavadoras, dice que Komatsu ahora ofrece dos modelos híbridos. La empresa tomó la tecnología del HB215LC-1 y la aplicó al nuevo HB365LC-3. El sistema ofrece los beneficios comunes a los híbridos (consulte la barra lateral en la página 25), así como otros beneficios que los operadores aprecian. La velocidad de giro se controla más fácilmente. Y debido a que no se utiliza sistema hidráulico para el movimiento de giro, las funciones hidráulicas utilizadas durante el giro siguen siendo más consistentes y predecibles. El diseño también aumenta la potencia total del motor diésel al acoplar el motor y el motor, conceptualmente similar a cómo funcionan muchos vehículos híbridos de pasajeros.

Ron Schwieters, gerente de producto de Komatsu, dice que el enfoque de la compañía es único porque utiliza sensores de cilindro montados externamente en la pluma, el balancín y el cucharón. Estos son sensores de posición; Hay IMU instaladas en otras ubicaciones de la máquina. En comparación con otros diseños que utilizan sensores internos, afirma, el enfoque de Komatsu produce tiempos de respuesta de sensores más rápidos y componentes que son más fáciles de mantener. Schwieters dice que su sistema almacena todo el perfil del cucharón, no sólo los dientes. El sistema semiautomático está activo solo cuando el cucharón u otro accesorio está en contacto con la superficie de diseño. Incluso cuando la semiautomática está en funcionamiento, el operador hace funcionar la excavadora como de costumbre. El rendimiento del sistema permite a la excavadora inteligente completar tareas que, en el pasado, habrían requerido que una topadora y una excavadora trabajaran juntas. Debido a que la excavadora inteligente puede hacer mucho de lo que una topadora hacía en el pasado, esa topadora ahora puede trabajar en otras áreas del proyecto o en otro proyecto.

Dig Assist es una nueva función disponible en la Volvo EC220E. El gerente de producto Matthew McLean describe Dig Assist como "un sistema de control intuitivo que permite ingresar fácilmente las especificaciones del trabajo y realizar un seguimiento del progreso a lo largo del camino". Uno de los objetivos, afirma McLean, es garantizar que el trabajo se haga bien la primera vez. Otra es reducir algunos preparativos del sitio, como las apuestas, hasta en un 50 por ciento. En general, Dig Assist puede proporcionar hasta un 25 por ciento de aumento de productividad. Con la funcionalidad opcional de diseño en el campo, los operadores pueden dibujar perfiles de excavación personalizados en sus planes de asistencia de excavación desde la cabina.

Las cámaras de visión lateral y trasera son estándar en las excavadoras Volvo desde 2016. Ahora está disponible Smart View, que utiliza tres cámaras para proporcionar una vista aérea de la máquina. Si la máquina está equipada con Dig Assist, el operador puede dejar la pantalla Smart View en el monitor principal o transmitirla a la pantalla Co-Pilot más grande utilizada por Dig Assist.

Volvo implementará la dirección por joystick Comfort Drive Control en excavadoras de ruedas. La dirección por palanca de mando puede funcionar además de la operación del volante; Para máquinas que no se conducen en carretera, se puede quitar toda la columna de dirección para mejorar la visión del operador del lugar de trabajo. Con Comfort Drive Control, el control de los estabilizadores y de la hoja también se encuentra en la palanca de mando en lugar de en una palanca separada. Los operadores pueden utilizar ambos controles sin soltar la palanca.