Nivelamento de precisão: Como funciona o controlo de nivelamento por GPS

A nivelamento de precisão consiste em escavar e aterrar o terreno até atingir uma superfície projetada dentro de uma tolerância rigorosa, muitas vezes de alguns centímetros ou menos, para que as plataformas, estradas, sistemas de drenagem e fundações fiquem exatamente onde a planta o prevê. Durante décadas, essa precisão dependia de cordas de alinhamento, estacas de nivelamento, fitas métricas e verificações topográficas repetidas. O controlo de nivelamento por GPS substitui grande parte desse trabalho manual, apresentando a superfície de projeto, a posição da lâmina ou da caçamba da máquina e o corte ou aterro restante num ecrã no interior da cabina. Este guia explica o que é o nivelamento de precisão, como funciona o controlo de nivelamento por GPS e como este altera o trabalho diário de tratores, escavadoras e niveladoras.

O que é a classificação de precisão?

O nivelamento é preciso quando a superfície final corresponde ao modelo de projeto com uma precisão tal que não é necessário qualquer retrabalho. Num estaleiro bem controlado, o operador consegue manter o nivelamento com uma margem de erro de apenas alguns centímetros ao longo de toda a plataforma ou estrada, seguir a inclinação correta para a drenagem e atingir a profundidade adequada para a sub-base e as infraestruturas, sem ter de parar para verificar as estacas.
 

A precisão a este nível é importante porque cada erro acarreta um custo. Uma plataforma nivelada demasiado baixa acumula água e tem de ser reelevada. Uma estrada nivelada a uma cota demasiado elevada tem de ser reajustada, e o material excedente tem de ser removido. Cada passagem adicional consome combustível e tempo, e em projetos com janelas meteorológicas restritas, um dia perdido com retrabalho pode atrasar todas as etapas seguintes. O nivelamento preciso protege simultaneamente o calendário, o orçamento de materiais e a qualidade da superfície acabada.

Como funciona o controlo de nivelamento por GPS

Um sistema de controlo de nivelamento por GPS reúne três elementos: uma superfície de projeto que serve de referência para a construção, uma fonte de posicionamento que identifica a localização da máquina e um sistema de orientação na borda de corte que indica ao operador a distância que ainda falta percorrer.

A superfície de desenho

O trabalho começa com um modelo tridimensional, em vez de um conjunto de estacas. Um desenho CAD ou modelo de superfície é carregado no controlador da cabina e associado ao sistema de coordenadas do local, de modo a que a cota e a inclinação alvo sejam definidas para cada ponto que a máquina possa alcançar. Como o modelo está disponível na cabina, o operador também pode criar ou editar uma superfície no terreno para trabalhos localizados, como uma vala de drenagem, sem ter de esperar que a equipa de levantamento topográfico coloque novas marcas.

Posicionamento da lâmina ou da caçamba

A posição é obtida através do GNSS. Uma estação base ou um serviço de correção de rede fornece correções cinemáticas em tempo real a um recetor instalado na máquina, o que eleva a precisão do posicionamento por satélite de um nível de metros para um nível de centímetros. Os sensores instalados no mastro, na lâmina ou na lança, incluindo unidades de medição inercial e sensores de ângulo, monitorizam a posição exata da aresta de corte em relação ao corpo da máquina. O controlador compara essa posição da aresta de corte com a superfície projetada várias vezes por segundo e calcula o corte ou aterro restante.

Controlo manual e automático

O controlo de nivelamento funciona em dois modos. No modo indicativo, o operador observa as barras luminosas no ecrã e os valores de escavação e aterro, e manobra manualmente o sistema hidráulico para manter o nivelamento. No modo automático, o sistema controla diretamente o sistema hidráulico, mantendo a lâmina na superfície de projeto, enquanto o operador dirige e controla a velocidade. Muitos estaleiros utilizam a orientação indicativa para trabalhos de desbaste e em grande escala, passando depois para o controlo automático para o acabamento final, onde as tolerâncias são mais rigorosas.

Controlo de nivelamento por tipo de máquina

As diferentes máquinas de terraplenagem assumem diferentes partes de um trabalho de nivelamento, e o controlo de nivelamento é ajustado a cada uma delas.

Bulldozers

As escavadoras a vapor realizam os trabalhos de corte e aterro em grande escala e as primeiras passagens para o nivelamento. O controlo automático da lâmina mantém a lâmina da escavadora na superfície de projeto à medida que empurra o material, para que o operador se possa concentrar na produção em vez de ter de verificar constantemente o nivelamento. O CHCNAV TD63 Pro é um sistema de controlo automático 3D concebido para escavadoras, que movimenta a lâmina para manter o nivelamento de projeto tanto na movimentação de terra a granel como no acabamento fino.

Níveis

As motoniveladoras realizam o nivelamento fino e final, onde as tolerâncias são mais rigorosas, em estradas, parques de estacionamento e plataformas de construção. O controlo de nivelamento numa motoniveladora mantém a lâmina de nivelamento na inclinação e elevação previstas, para que a superfície acabada fique lisa e uniforme numa única passagem. O CHCNAV TG63 é um sistema de controlo de nivelamento 3D para motoniveladoras que se destina precisamente a este trabalho de acabamento final.

Escavadoras

Numa escavadora, o controlo de nivelamento orienta a caçamba para a profundidade e inclinação corretas em fundações, valas e drenagens, para que o operador possa escavar de acordo com o nivelamento sem necessidade de um verificador de nivelamento na vala. O CHCNAV TX73 é um sistema de controlo 3D para escavadoras que apresenta a superfície projetada e a posição da caçamba na cabina, precisamente para este tipo de trabalho.

O que muda com a classificação de precisão no local

A vantagem mais evidente é a poupança de tempo. Quando a superfície de projeto e o volume restante de corte ou aterro são visíveis na cabina, a máquina continua a trabalhar em vez de parar para verificações de nivelamento. Os membros da equipa que antes estendiam as cordas de referência e seguravam a haste passam a dedicar-se à limpeza, ao acabamento e a outras tarefas produtivas; além disso, o facto de haver menos pessoas a pé junto às máquinas em funcionamento constitui, por si só, um ganho em termos de segurança.
 

A nivelagem precisa também reduz os dois tipos de desperdício mais dispendiosos num estaleiro de terraplenagem: o retrabalho e a escavação excessiva. Manter o nível à primeira tentativa significa menos passagens corretivas, menos material transportado para dentro ou para fora e menos consumo de combustível e desgaste da máquina para corrigir superfícies que estavam quase corretas, mas não totalmente. Para uma comparação lado a lado entre a nivelagem guiada e a abordagem tradicional, leia a nossa análise sobre a nivelagem por GPS versus os métodos manuais.

Escolher um sistema de controlo de nivelamento

A configuração adequada depende da máquina, da tolerância exigida pelo trabalho e se este requer um controlo 3D completo ou um trabalho de nivelamento 2D mais simples. Uma escavadora a realizar trabalhos de terraplenagem em grande escala, uma motoniveladora a nivelar uma estrada até ao nível final e uma escavadora a cavar valas de drenagem exigem, cada uma, uma configuração diferente, e a maioria das frotas adota o controlo de nivelamento máquina a máquina, em vez de o fazer de uma só vez. Para ver como as máquinas se integram num projeto e para comparar configurações, explore as nossas soluções de controlo de máquinas.

Qual é o grau de precisão do controlo de nivelamento por GPS?

Com correções cinemáticas em tempo real provenientes de uma estação base ou de uma rede de correção, um sistema de controlo de nivelamento posiciona a lâmina de corte com uma precisão ao nível do centímetro, o que é suficientemente preciso para a maioria das tolerâncias relativas a estradas, plataformas e drenagem.

Qual é a diferença entre o controlo de nível 2D e 3D?

O controlo de nivelamento 2D mantém uma inclinação ou cota fixa definida pelo operador na máquina. O controlo de nivelamento 3D segue um modelo de projeto completo associado ao sistema de coordenadas do local, pelo que a cota e a inclinação variam automaticamente à medida que a máquina se desloca pela superfície.

É possível adicionar o controlo de nivelamento às máquinas já existentes?

Sim. Os sistemas de controlo de nivelamento podem ser instalados em máquinas que já fazem parte da frota, incluindo equipamento mais antigo, pelo que um empreiteiro pode adicionar a funcionalidade de orientação como uma atualização às operações atuais, em vez de substituir a máquina.

____

Sobre a CHC Navigation

A CHC Navigation (CHCNAV) desenvolve soluções avançadas de cartografia, navegação e posicionamento concebidas para aumentar a produtividade e a eficiência. Atuando em setores como o geoespacial, a agricultura, o controlo de máquinas e a autonomia, a CHCNAV fornece tecnologias inovadoras que capacitam os profissionais e impulsionam o avanço do setor. Com uma presença global que abrange mais de 140 países e uma equipa de mais de 2 200 profissionais, a CHC Navigation é reconhecida como líder no setor geoespacial e não só. Para mais informações sobre a CHC Navigation [Huace:300627.SZ], visite: https://machine-control.chcnav.com/about/overview.