Robotica en Construcción naval

La industria de la construcción naval, tradicionalmente, siempre ha desarrollado su actividad a través de una amplia plantilla de trabajadores altamente cualificados que afrontan largas jornadas y tareas muy exigentes, como son la soldadura, el corte, las instalaciones de equipamiento, procesos de pintado, etc… para llevar al mercado buques de gran calidad. Sin embargo, el número de trabajadores de la industria ha ido disminuyendo por la recesión global y la disminución de la prevalencia de la construcción naval en muchos mercados, unido a una mayor competencia de los países asiáticos.

Ésta situación ha sido aprovechada por otras industrias, como la nuclear, la petrolífera o el sector de la construcción offshore, ofreciendo una opción alternativa con un futuro más estable al personal naval cualificado, atraídos por las nuevas oportunidades de empleo que generan otras industrias en crecimiento.

Dado que las bolsas de trabajo continúan en dique seco y el sector naval lucha por mejorar la eficiencia en un mercado global altamente competitivo, los astilleros dependen cada vez más de nuevos niveles de automatización para mantener la productividad máxima. No obstante, independientemente de la escasez de mano de obra o de la austeridad económica, las compañías están reconociendo cada vez más el valor de la robótica como un conductor de la eficiencia y un método para preservar la seguridad de los trabajadores humanos en tareas monótonas o peligrosas.

Mientras que los robots siguen ayudando a mejorar la capacidad, productividad y seguridad en todo tipo de sectores industriales, el incremento de su utilización se está convirtiendo simultáneamente en una fuente de empleo importante en muchos países. Un estudio realizado en febrero 2013 por la firma de investigación Metra Martech, encontró que el millón o más de robots industriales actualmente en uso han creado casi tres millones de puestos de trabajo, con otros varios millones que serán generados en los próximos cinco años.

Este crecimiento se explica en parte por la rápida adopción de avanzadas tecnologías de automatización en los países que comienzan a consolidar su industrialización como China y Brasil, y los astilleros están jugando un papel importante en esta tendencia. En el caso de Brasil por ejemplo, se está implementando la automatización rápidamente para satisfacer la elevada demanda de producción de la industria naval y offshore, potenciada por la escasez de competencia en su propio mercado.

Concretamente, la automatización en el mercado naval brasileño está siendo liderada por el astillero Estaleiro Atlantico Sul (EAS), que cuenta con el mayor complejo de construcción naval del país. Gracias a la asociación y colaboración técnica firmada con el gigante surcoreano Samsung Heavy Industries (SHI), la compañía introdujo cuatro máquinas de corte por plasma automatizado y una de las grandes líneas de producción de paneles planos de la industria, capaz de producir seis de ellos al día.

Hay una razón por la que los astilleros de EAS querían aprovechar la experiencia técnica de Samsung Heavy Industries: incrementar de forma gradual sus propios procesos de automatización. Debemos recordar que SHI, cuenta con uno de los astilleros más avanzados y eficientes del mundo, con un alto nivel de robótica operativa especializada en la construcción de cargueros de GNL, unidades flotantes de producción y sistemas de descarga, así como grandes portacontenedores, entre otros.

Conocido internacionalmente como Astillero Geoje, se trata de la instalación naval más grande de la compañía de Corea del Sur que cuenta con la tasa de producción más alta del mundo, entregando alrededor de 30 buques al año. La eficiencia del astillero se debe en parte a su tasa de automatización líder en el mundo, con un 68% de sus procesos de producción llevados a cabo por sistemas robóticos. Entre los sistemas inteligentes utilizados en sus instalaciones se incluyen robots de inspección y limpieza de tuberías, corte y transporte, así como unidades para la soldadura. Ésta última fue una de las primeras operaciones en la construcción naval en ser robotizado.

Tal vez el más innovador de los sistemas automatizados de Geoje sea su denominado “robot araña” diseñado originalmente para la soldadura, que puede desplazarse autónomamente sobre la superficie de un buque eliminando el óxido y otros contaminantes antes de ser pintado. En una entrevista realizada hace unos meses a Jae-Hoon Kim, vicepresidente ejecutivo del Instituto de Tecnología Industrial e inventor del robot araña de SHI, reveló algunos detalles interesantes. Según Jae-Hoon, tuvieron la idea de crear inicialmente un robot de navegación autónoma equipado con un sensor de visualización 3D y tecnología SoC (System-on-Chip), capaz de identificar las zonas necesarias de enlace y realizar el proceso de soldadura de forma automática.

La soldadura de la superficie interna de un buque de transporte de gas natural licuado (que debe mantenerse a una temperatura de menos 163 grados centígrados), fue el proyecto más desafiante para la compañía. El rango de error aceptado era de tan sólo 0,5 milímetros, tarea difícil que fue lograda con la ayuda de la integración de la tecnología en el proceso. Para ello, se desarrolló un algoritmo que no sólo permite calcular con precisión, sino también predice el cambio en la forma después del proceso de soldadura. Y mediante la combinación de un GPS interno en el sistema, nació un robot que puede moverse y soldar con precisión al mismo tiempo.

A medida que el uso de la robótica en la construcción naval se expande y la tecnología, como los sistemas de sensores y la inteligencia artificial avanzan, la industria está poco a poco permitiendo personalizar una automatización de alto nivel para optimizar las operaciones de los astilleros. En el nivel más fundamental, la colaboración internacional y la transferencia de tecnología son una tendencia importante para una rápida modernización de los astilleros, como los ejemplos dados por SHI asociándose con otras empresas para ampliar el desarrollo del uso de sistemas robóticos avanzados en todo el mundo.

A principios de este verano, los ingenieros de General Electric (GE) anunciaron que proporcionarán un sistema de automatización y manejo que será implementado en el Astillero Dalian en China, para la gestión de un nuevo sistema de grúa Goliath, trayendo una serie de beneficios para el ahorro y la eficiencia energética, sobre todo con su sistema automático de control de inclinación (ASCS), que permite a los dos lados del pórtico de 200 metros operar de forma segura al mismo tiempo.

El avance general de la tecnología mundial en la robótica, también está dando lugar a mejoras en el diseño y la interfaz en los sistemas automatizados para ser utilizados sin tener una experiencia previa en su manejo, fomentando aún más la proliferación de los robots en los astilleros en diferentes tamaños y niveles de operabilidad.

Los ingenieros daneses de la empresa Inrotech, han trabajado para producir un robot de soldadura para astilleros que puede realizar las tareas un 40% más rápido que un soldador manual, con una interfaz de usuario consideradas de las más simples en la industria. Al no existir códigos de programación y configuraciones complicadas, el operador puede asignar tareas al robot fácilmente sin requerir de un seguimiento continuo del mismo, permitiendo controlar hasta seis robots a la vez. En caso de avería o suspensión de servicio, el robot es capaz de reconocer su posición de trabajo, de tal modo que cuando se reinicia puede continuar con la operación que fue interrumpida previamente.

La construcción naval podría apoyarse ampliamente hacia sistemas industriales masivos como la grúa Goliath, pero las nuevas investigaciones también se están orientando a robots cada vez más pequeños y más inteligentes, capaces de realizar los trabajos de los humanos pero de una forma más sencilla y más segura, en las tareas más complicadas y en las zonas más peligrosas.

Los ingenieros de Hyundai Heavy Industries (HHI) de Corea del Sur, el mayor constructor naval del mundo y, a la vez, uno de los más importantes fabricantes de robótica de Asia, han introducido mini robots de soldadura en sus astilleros desde el segundo semestre de 2013, de los cuales ya hablamos en el blog. Estos robot, que miden 50 x 50 x 15 centímetros, cuentan con un brazo de soldadura retráctil capaz de operar en áreas inaccesibles a los seres humanos, y con sus seis articulaciones pueden afrontar casi todos los trabajos de soldadura a una velocidad comparable a sus homólogos humanos. El cuerpo magnetizado del robot permite que se pegue a cualquier parte del buque, necesitando un solo operador humano para controlar tres de estos sistemas triplicando la productividad. No obstante aquí no queda todo, los ingenieros de HHI también están trabajando en el desarrollo de un software para mejorar el corte de acero y el pintado, expandiendo así las capacidades para la nueva evolución del robot.

Así como los sistemas de control remoto, la miniaturización de los robots también están abriendo las puertas a sistemas móviles que pueden mejorar la fuerza del usuario y su resistencia. La tecnología, que también está empezando a surgir en el sector de la defensa, está siendo probada por los ingenieros de HHI con un robot para humanos al estilo “Iron Man”, que está destinado a mejorar la productividad de los trabajadores y reducir la incidencia de los trastornos musculoesqueléticos, que afectan habitualmente a los trabajadores de los astilleros implicados en trabajo pesado.

Puede que en la próxima década veamos una evolución de gran magnitud en el sector de la construcción naval, tomando un gran protagonismo la robótica para hacer buques cada vez más grandes, más seguros y fabricados en tiempo récords. En Fieras de la Ingeniería estaremos muy atentos a los nuevos avances del sector.

Fuente: infoconstruccion