Si hay una obra especialmente peligrosa, esa es la construcción de un túnel. El uso de explosivos implica medidas de seguridad extremas que incluyen la ausencia total de trabajadores en determinadas fases. La forma tradicional de ejecutar estos trabajos es utilizar un jumbo para perforar el frente de excavación e introducir explosivos. "Una vez ha tenido lugar la voladura –explica Javier Huarte, del equipo de Robótica y Automática de Itainnova–, es necesario esperar a que el sistema de extracción de aire elimine las partículas en suspensión y haga la atmósfera del túnel apta para que puedan entrar los trabajadores". No hay posibilidad de trabajar dentro del túnel si no se cumplen las condiciones de seguridad adecuadas: un entorno con visibilidad y saludable. En términos de productividad, esto supone un tiempo de espera improductivo de más de una hora, "nada insignificante cuando se deben realizar varias voladuras por día y se trabaja las 24 horas", comenta.

Un nuevo proyecto europeo, Beeyonders, que arrancó en junio de este año bajo la coordinación de Acciona, propone el uso de maquinaria autónoma y remotamente teleoperada inmediatamente después la explosión, mientras el sistema de extracción hace el interior de túnel ‘habitable’ para las personas. Con la colaboración de uno de los 21 socios participantes en el proyecto, Hidromek (empresa turca fabricante de la máquina cargadora), Itainnova va a desarrollar esta máquina completamente autónoma capaz de desescombrar un túnel.

En medio de una nube de polvo, "en una atmósfera con visibilidad reducida, una pala cargadora y volquete avanzarán de forma autónoma, evitando obstáculos, hasta el lugar de la explosión –el frente de excavación–. Una vez allí, realizarán de forma colaborativa y autónoma el proceso de desescombro". La pala cargará el volquete y este evacuará el material al exterior del túnel. "Esta tarea se repetirá tantas tantas veces como sea necesario, mientras el ambiente siga siendo irrespirable", señala. 

Un gemelo digital

En todo momento, "el estado de los vehículos y del túnel –incluida la nueva zona generada mediante la explosión– será transmitida a un gemelo digital, que, mediante inteligencia artificial (IA), permite secuenciar y ordenar las siguientes tareas a realizar dentro del túnel".

Huarte destaca que "disponer de un modelo digital de la obra, que se actualiza en tiempo real con la información que operarios y máquinas generan, permite realizar una planificación más informada, optimizando el uso de los recursos".

Las consecuencias son también medioambientales: "La coordinación de todas las máquinas autónomas presentes permite realizar una planificación más eficiente de sus trayectorias, optimizando las rutas y por tanto, el consumo de carburante y las emisiones de CO₂". Concretamente, "el proceso de carga del escombro generado en la explosión del frente de excavación consume mucha energía y el empleo de inteligencia artificial conseguirá optimizarlo, ya que uno de los factores que más peso tendrá en la toma de decisiones es el consumo de energía".

Desde Itainnova se van a desarrollar todas las funciones de conducción autónoma de la máquina, de forma que sea capaz de moverse tanto en exteriores como en interiores, como es el caso de los túneles en construcción. Javier Huarte precisa: "Vamos a desarrollar un sistema de percepción que permita a la máquina trabajar u operar de forma autónoma en situaciones de baja visibilidad, como por ejemplo el túnel después de una explosión". Este sistema de percepción "detectará, por un lado, las zonas en las que la máquina tiene que trabajar, identificando el escombro a recoger". Además, "realizará funciones de seguridad, detectando personas y máquinas a su alrededor".

Ya que en un túnel no es posible disponer de señales de los sistemas de navegación global por satélite, como por ejemplo el GPS, habrá que poner a punto un sistema de localización en interiores. Asimismo, los técnicos de Itainnova se encargarán de desarrollar e integrar en la máquina todas las funciones de conducción autónoma.

Por último, junto al resto de los socios de Beeyonders, se trabajará para establecer un estándar común a todos los fabricantes, que permita a las máquinas convivir y trabajar de forma coordinada. Porque, hasta finales de 2025, 21 socios, dos empresas filiales y un país asociado trabajarán juntos en este proyecto europeo para producir, comercializar e integrar tecnologías pioneras amigables con los trabajadores para el sector de la construcción en Europa.

Un túnel en construcción es uno de los casos de uso que se va a emplear para validar las tecnologías desarrolladas en este proyecto. Se espera, afirma Huarte, que "nuevos robots o la robotización de la maquinaria actual reducirán la siniestralidad de las obras y mejorarán sustancialmente la productividad de aquellas tareas tediosas, repetitivas o peligrosas para los operarios". Especialmente interesante es la colaboración segura entre robots y operarios para lo que "aún falta resolver cuestiones relacionadas con la seguridad".

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Eficiencia, seguridad y calidad

El proyecto Beeyonders tiene como objetivo mejorar la eficiencia, la seguridad y la calidad en el sector de la construcción, al tiempo que reduce el impacto ambiental de las obras. Por lo tanto, indica Javier Huarte desde Itainnova, "allanará el camino hacia una industria europea de la construcción más sostenible y competitiva". Para lograrlo contempla integrar tecnologías pioneras: vehículos autónomos y colaboración humano-robot, fabricación aditiva, diagnóstico y monitoreo y mantenimiento autónomo. Se prevé demostrar que el uso de estas nuevas tecnologías trae consigo un 11% de reducción en las emisiones de CO₂, un 14% de mejora en la productividad, un 20% de aumento en la resistencia de los trabajadores y una reducción del 50% de las bajas por lesiones lumbares.

La ‘smart construction’ japonesa como modelo

En la Unión Europea falta mano de obra para la construcción y escasean los trabajadores con habilidades digitales, mientras los jóvenes no están motivados para trabajar en este sector. "La demografía actual y las tendencias del mercado laboral de la construcción se acercan a índices similares a los de Japón", analiza Javier Huarte desde Itainnova, por lo que el sector europeo de la construcción se mira en el espejo japonés: "Para lograr la soberanía tecnológica europea, es necesario que la UE construya la capacidad de desarrollar e implementar estas nuevas tecnologías".

Con la construcción de las infraestructuras y edificios de los Juegos Olímpicos de 2020 en horizonte y debido a la escasez de mano de obra y la falta de productividad del sector, Japón se vio obligado a cambiar. "Desde 2010, Japón es líder en investigación y desarrollo de robótica e inteligencia artificial aplicadas a la construcción", asegura. Las empresas constructoras, fabricantes de maquinaria y proveedores de tecnologías digitales en Japón "adoptaron una estrategia llamada ‘smart construction’, basada en hacer las tareas del proceso de construcción con el menor número de trabajadores posible y en las mejores condiciones de seguridad". Gracias a este enfoque, "aparecieron innovaciones en el campo de la maquinaria automatizada, robots teleoperados o completamente autónomos, la generación de mapas en tiempo real con drones y robots colaborativos, sistemas inteligentes…, capaces de optimizar y mejorar la productividad, solventando así algunos de los problemas inicialmente detectados".

La digitalización, la automatización y la inteligencia artificial son los medios identificados por el proyecto Beeyonders para hacer frente a los problemas del sector en la UE y ayudar a la industria de la construcción europea a aumentar su competitividad, eficiencia, seguridad y calidad al tiempo que reduce su impacto ambiental. Reducir la dependencia de tecnologías importadas relacionadas con la fabricación aditiva, la colaboración entre humanos y robots o los vehículos autónomos es otro de los objetivos.

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