Calidad de energía de la grúa: qué le hace una grúa monorraíl a una red débil, de 1 a 20 toneladas

Escrito por Li Ming, Ingeniero sénior de aplicaciones en SIEC Cranes. 29 de octubre de 2026.

Una grúa monorraíl de 10 toneladas consume 17.6 kW. Un motor de polipasto y otros tres mucho más pequeños. Menos que un compresor de aire de tamaño medio, menos que un solo equipo de soldadura. Envíe esa grúa a una planta donde la única alimentación es un generador diésel de 63 kVA y hay una probabilidad real de que el polipasto se dispare en la primera elevación con carga, a aproximadamente la mitad de su capacidad nominal, con un código de fallo que el electricista del emplazamiento interpretará como "grúa defectuosa".

Normalmente no es la grúa. La grúa es una carga no lineal conectada a una fuente cuya impedancia es de diez a veinte veces mayor que la del transformador para el que fue diseñada. Esa frase explica la mayoría de las fallas por las que me llaman, y la aritmética que hay detrás es lo bastante corta como para incluirla en este artículo.

Dos cosas lo empeoran más de lo que parece. Las grúas monorraíl de entre 5 y 20 toneladas consumen de 19 a 49 amperios a 400 V, lo que sitúa a la mayoría dentro de la ventana de 16 a 75 amperios en la que IEC 61000-3-12 fija los límites de emisión de armónicos. Y la solución a la que los compradores recurren primero, un generador más grande, no funciona. Puedo demostrarlo con datos publicados de generadores y no con opiniones, que es lo que hace la parte central de este artículo.

Las fuentes se indican a lo largo del texto. Las normas y los datos de proveedores llevan referencia. Las potencias de las grúas proceden de una tabla publicada de especificaciones de monorraíl. Todo lo que calculamos nosotros va etiquetado como cifra de planificación, porque ninguna encuesta pública cubre una grúa de 5 toneladas sobre el generador de una fábrica en Nigeria.

¿Cuánta potencia consume realmente una monorraíl de 1 a 20 toneladas?

Menos de lo que la mayoría de los compradores espera, y ese es exactamente el motivo por el que los problemas eléctricos sorprenden. Las potencias publicadas a continuación corresponden a grúas puente monorraíl estándar con luces de 7.5 a 28.5 m, con los tres mecanismos desglosados.

Capacidad	Traslación de la grúa	Traslación del carro	Polipasto	Total instalado	Corriente a plena carga de la grúa a 400 V	Arranque directo del polipasto
1 t	2 x 0.8 kW	0.2 kW	1.5 kW	3.3 kW	6.2 A	19 a 25 A
2 t	2 x 0.8 kW	0.4 kW	3.0 kW	5.0 kW	9.4 A	37 a 49 A
3 t	2 x 0.8 kW	0.4 kW	4.5 kW	6.5 kW	12.3 A	55 a 74 A
5 t	2 x 0.8 kW	0.8 kW	7.5 kW	9.9 kW	18.7 A	92 a 123 A
10 t	2 x 1.5 kW	2 x 0.8 kW	13.0 kW	17.6 kW	33.2 A	160 a 213 A
16 t	2 x 2.2 kW	2 x 0.8 kW	13.0 kW	19.0 kW	35.9 A	160 a 213 A
20 t	2 x 2.2 kW	4 x 0.8 kW	18.5 kW	26.1 kW	49.3 A	227 a 303 A

Las potencias proceden de una tabla publicada de especificaciones estándar de monorraíl, con luces de 7.5 a 28.5 m. Las corrientes son cálculo propio a 400 V con factor de potencia 0.85 y rendimiento 0.90, y la columna de arranque aplica las 6 a 8 veces la corriente a plena carga que ABB indica para el arranque directo, una vez atenuada la punta inicial de 10 a 12 veces.

Lea las dos últimas columnas en conjunto. Una grúa de 5 toneladas es una carga de 18.7 amperios que absorbe de 92 a 123 amperios durante dos o tres segundos cada vez que el operador eleva. Una grúa de 20 toneladas es una carga de 49 amperios que absorbe de 227 a 303 amperios. Sobre un transformador de la compañía eléctrica eso es un error de redondeo. Sobre un generador de 63 kVA es el mayor transitorio que el grupo verá jamás, y ocurre diez mil veces al año.

¿Qué le hace un arranque directo a un generador?

Hunde la tensión, y la caída no es pequeña. Las cifras publicadas relevantes: los motores están diseñados para soportar una caída instantánea de tensión del 30 al 35 por ciento antes de que se abra el contactor, y los ingenieros de especificación suelen imponer un límite más estricto del 20 por ciento para garantizar que el motor realmente acelere (Kohler, Sizing Generators for Motor Starting). Las guías para obras de construcción sitúan la cifra específica de grúas en el 15 al 20 por ciento, porque los contactores de mando de grúa son menos tolerantes que un arrancador de motor convencional. Por encima de eso, el contactor se abre a mitad de la elevación.

Esa última frase es la que cuesta dinero. Un contactor que se abre bajo carga no solo detiene la elevación. Suelta la carga, y el freno tiene que sujetarla.

El tamaño de generador que mantiene la caída por debajo del 20 por ciento depende de cómo arranque el polipasto. El arranque directo es el que más exige, el estrella-triángulo menos, un arrancador suave menos todavía y un variador lo mínimo, pero el variador trae su propio problema, que es la siguiente sección.

Capacidad	Motor del polipasto	Generador para arranque directo	Generador para estrella-triángulo	Variador, con margen por armónicos
1 t	1.5 kW	5 a 6 kVA	4 a 5 kVA	3 a 4 kVA
5 t	7.5 kW	23 a 26 kVA	15 a 19 kVA	12 a 14 kVA
10 t	13.0 kW	39 a 46 kVA	26 a 33 kVA	20 a 24 kVA
16 t	13.0 kW	39 a 46 kVA	26 a 33 kVA	20 a 24 kVA
20 t	18.5 kW	56 a 65 kVA	37 a 46 kVA	28 a 34 kVA

Son nuestras cifras de planificación, derivadas del criterio estándar de 3 a 3.5 veces los kW del motor para arranque directo, 2 a 2.5 veces para estrella-triángulo y 1.5 a 1.8 veces para variador, incluyendo un margen del 10 al 20 por ciento por calentamiento armónico del alternador. Suponen que la grúa es la única carga. Añada el resto de la planta y el grupo vuelve a crecer.

Fíjese en lo que no entra en la base de dimensionamiento: la potencia total instalada de la grúa. Dimensionar sobre los 26.1 kW totales de una grúa de 20 toneladas sobredimensiona el grupo en aproximadamente un tercio, porque los motores de traslación de la grúa y el carro nunca funcionan en el mismo instante que un arranque de polipasto con carga, y aunque lo hicieran son de 0.8 kW cada uno. El arranque del motor más grande fija el tamaño. Todo lo demás es ruido.

¿Qué le hace la grúa a la forma de onda de tensión del generador?

Aquí es donde el variador pasa de solución a problema. Un rectificador de seis pulsos absorbe corriente en pulsos cortos en la cresta de la onda, y esa corriente pulsante circula por la impedancia de la fuente y hunde la tensión. En un transformador con una relación de cortocircuito de alrededor de 100, el hundimiento es invisible. En un generador, no.

Cummins publica la comparación, y es el par de cifras más claro que he encontrado sobre esto. El mismo variador de seis pulsos, con un 29 por ciento de THD de corriente, produce 34 por ciento de THD de tensión en un grupo electrógeno con un 12 por ciento de reactancia subtransitoria, es decir, una relación de cortocircuito de 8. Detrás de un transformador con relación de cortocircuito 100, produce 2.8 por ciento. Mismo variador, misma carga, doce veces más distorsión, por culpa de la fuente.

Recorra esa relación en sentido inverso y la conclusión es incómoda. La distorsión de tensión escala con la inversa de la relación de cortocircuito, así que alcanzar el límite de 8 por ciento de THD de tensión de IEEE 519 solo con la impedancia de la fuente exigiría una relación de cortocircuito de unos 34, lo que significa una reactancia subtransitoria cercana al 3 por ciento. Los alternadores estándar están entre el 8 y el 14 por ciento. No se puede salir de esto comprando kVA de generador. Necesitaría cuatro veces el grupo y seguiría en el borde del límite.

Fuente	Relación de cortocircuito	THD de tensión de un variador con 29 por ciento de THD	Frente al límite del 8 por ciento
Transformador de compañía eléctrica, red fuerte	100	2.8 por ciento	cumple con margen
Generador, alternador típico	8 (12 por ciento X"d)	34 por ciento, publicado	incumple por cuatro veces
Generador, opción de baja reactancia	12.5 (8 por ciento X"d)	alrededor del 22 por ciento, interpolado	sigue incumpliendo
Generador que sí cumpliría	34 (aproximadamente 3 por ciento X"d)	8 por ciento	no disponible comercialmente

Las dos primeras filas son las cifras publicadas por Cummins. Las dos últimas son nuestra interpolación sobre la relación inversa de cortocircuito que ellos describen, y por eso van marcadas como interpoladas y no medidas.

En la práctica, un 34 por ciento de THD de tensión en un generador no se parece a una cifra en un medidor. Se parece a un variador disparando por sobretensión del bus de continua, un PLC reiniciándose, contactores castañeteando y un electricista de obra sustituyendo componentes perfectamente buenos durante una semana.

¿Qué límite se aplica realmente a mi grúa?

Tres documentos distintos, y a los compradores normalmente se les habla del equivocado.

IEEE 519-2022 fija límites de distorsión de tensión y de corriente en el punto de conexión común. Es una norma de nivel de sistema, que se aplica a toda la instalación, no a un variador individual. Esa distinción importa porque una grúa de 10 toneladas por sí sola puede estar cómodamente por debajo del límite de TDD mientras la planta en su conjunto lo supera.

Tensión de barra en el punto de conexión común	Armónico individual	Distorsión armónica total
V 1.0 kV o inferior	5.0 por ciento	8.0 por ciento
1 kV a 69 kV	3.0 por ciento	5.0 por ciento
69 kV a 161 kV	1.5 por ciento	2.5 por ciento
Por encima de 161 kV	1.0 por ciento	1.5 por ciento

Fuente: IEEE 519-2022 Tabla 1, reproducida por PQ Blog. Los límites de tensión son absolutos, no se adaptan al tamaño del cliente.

La distorsión de corriente es la flexible. Se expresa como distorsión de demanda total, un porcentaje de la corriente de demanda máxima y no de la corriente instantánea, y el límite se endurece a medida que la fuente se debilita.

Relación de cortocircuito	Armónicos 2 a 11	11 a 17	17 a 23	23 a 35	Por encima del 35	Límite de TDD
Por debajo de 20	4.0	2.0	1.5	0.6	0.3	5.0
20 a 50	7.0	3.5	2.5	1.0	0.5	8.0
50 a 100	10.0	4.5	4.0	1.5	0.7	12.0
100 a 1000	12.0	5.5	5.0	2.0	1.0	15.0
Por encima de 1000	15.0	7.0	6.0	2.5	1.4	20.0

Fuente: IEEE 519-2022 Tabla 2, sistemas de 120 V a 69 kV. Los armónicos pares por debajo del sexto orden se limitan a la mitad de estos valores.

Aquí viene la parte útil. Un variador de 6 pulsos sin reactancia tiene un 101.5 por ciento de THD de corriente. A plena carga eso equivale al TDD, y frente a un límite del 5 por ciento para una fuente débil incumple por un factor de veinte. Con una reactancia de línea del 5 por ciento es del 33.9 por ciento, todavía por encima. Con un filtro armónico de línea es del 4.9 por ciento, que cumple. Los valores son la tabla publicada por Siemens para etapas de entrada de variadores, y le dan la respuesta en una línea: la reactancia no es opcional en un generador.

IEC 61000-3-12 es el otro documento, y es el que se aplica más abajo en la cadena. Limita la corriente armónica inyectada en redes públicas de baja tensión por equipos que absorben más de 16 y hasta 75 amperios por fase. Lo que significa que el tamaño de la grúa decide si se aplica o no.

Capacidad	Corriente de la grúa a 400 V	Qué norma de emisión IEC aplica
1 a 3 t	6 a 12 A	Por debajo de 16 A, al equipo le aplica IEC 61000-3-2
5 t	18.7 A	Dentro de IEC 61000-3-12, 16 a 75 A
10 t	33.2 A	Dentro de IEC 61000-3-12, 16 a 75 A
20 t	49.3 A	Dentro de IEC 61000-3-12, 16 a 75 A

Así que una monorraíl de 20 toneladas se sitúa justo en la banda de 16 a 75 amperios. No es casualidad, es donde vive la mayor parte de este mercado, y es la razón por la que la declaración EMC del fabricante del variador merece leerse antes de firmar y no después de que la grúa llegue. IEC 61000-3-12 fija límites por orden armónico en una tabla, y que un variador concreto cumpla depende de qué fila de la tabla y de qué reactancia haya montado el proveedor. Pida la declaración. Existe, y los proveedores que la tienen la envían en una hora.

El tercer documento es la especificación de su cliente, y es el que manda de verdad. Un pliego típico de grúa pública dice: 380 V trifásico 50 Hz, variación de alimentación de más o menos 6 por ciento en tensión y de más o menos 2 por ciento en frecuencia (especificación estándar EM-01-01 del Departmento de Obras y Servicios de Hong Kong, que es un ejemplo justo). Más estricta que cualquiera de las dos normas, y le dice al proveedor exactamente qué tiene que soportar la grúa.

¿Por qué la grúa no deja de disparar el diferencial?

Porque un variador no es un motor desde el punto de vista de un dispositivo diferencial residual, y porque alguien instaló el tipo equivocado.

La guía de aplicación de Doepke es tajante al respecto. Los equipos polifásicos con convertidores de frecuencia, y cita las grúas expresamente, solo pueden utilizarse con dispositivos diferenciales residuales Tipo B o B+, porque un defecto puede producir una corriente residual de continua suave que un dispositivo Tipo A no puede ver. Las alternativas son un transformador de aislamiento o una conexión fija. Un Tipo AC o Tipo A en el variador de una grúa es un dispositivo que o disparará por falsa alarma o no protegerá, y posiblemente ambas cosas en días distintos.

La segunda mitad del problema es la corriente de fuga, que crece con la longitud del cable del motor. Los filtros EMC integrados en un variador normalmente solo están declarados válidos para 5 a 10 metros de cable de motor apantallado. También se citan longitudes de 50 a 100 metros, pero esas se refieren a la carga capacitiva que puede excitar la etapa de salida, no a la conformidad EMC. Por encima de unos 10 metros, la corriente de fuga aumenta de forma significativa y hay que preguntar al fabricante qué sensibilidad de diferencial se mantiene.

Ahora piense en una grúa de 20 toneladas con 25 metros de luz y un sistema de cortina portacables. El polipasto va en el centro del puente, el armario en un extremo y los motores de traslación en ambos extremos. Tramos de cable de 20 a 30 metros son normales, antes de considerar la cortina. Esto no es un defecto de la grúa. Es una consecuencia física de la geometría, y es la razón por la que la especificación debe decir filtro dv/dt, cable apantallado y dispositivo Tipo B en lugar de dejarlo a la obra.

Una más, de la misma fuente, y pilla a quien ha hecho todo lo demás bien. Si la frecuencia de conmutación del variador coincide con la frecuencia de resonancia de un filtro EMC aguas arriba, o con un múltiplo suyo, el filtro puede oscilar y la corriente de fuga sube muy por encima de lo normal, disparando el dispositivo. Cambiar la frecuencia de conmutación lo resuelve. Nadie descubre eso leyendo un manual a las dos de la madrugada.

¿Cambia la reactancia de línea mi factura de factor de potencia?

Sí, y más de lo que la mayoría cree, porque el factor de potencia que anuncia un variador no es el factor de potencia que registra el medidor.

El factor de potencia de desplazamiento es el coseno del ángulo entre la tensión fundamental y la corriente fundamental. La etapa de entrada de un variador da algo en torno a 0.96 a 0.98, que es lo que la ficha técnica quiere decir cuando afirma alto factor de potencia. El factor de potencia real incluye la distorsión, y la relación es sencilla: el factor de potencia real es igual al factor de potencia de desplazamiento dividido por la raíz cuadrada de uno más el THD de corriente al cuadrado.

Aplíquelo a los valores de distorsión de corriente de Siemens y el panorama cambia por completo.

Etapa de entrada del variador	THD de corriente a plena carga	Factor de potencia de desplazamiento	Factor de potencia real en el medidor
6 pulsos, sin reactancia	101.5 por ciento	0.98	0.69
6 pulsos, reactancia del 2 al 3 por ciento	43.6 por ciento	0.98	0.90
6 pulsos, reactancia del 5 por ciento	33.9 por ciento	0.98	0.93
6 pulsos con filtro armónico de línea	4.9 por ciento	0.98	0.98
12 pulsos	8.8 por ciento	0.98	0.98
Etapa de entrada activa	1.3 por ciento	0.99	0.99

Los valores de THD son las cifras publicadas por Siemens para cada etapa de entrada. La columna de factor de potencia es cálculo propio sobre la relación estándar, redondeado.

Un variador sin reactancia tiene un factor de potencia real de 0.69 mientras su ficha técnica dice 0.98. Ambas afirmaciones son ciertas. Esa diferencia es la que separa a una compañía eléctrica que le cobra la energía reactiva de una que no.

Cómo aterriza eso en una factura depende de la tarifa, y las estructuras no son sutiles. El pliego industrial de South Central Indiana REMC, en vigor desde febrero de 2024, ajusta al alza la demanda facturable siempre que el factor de potencia medido en la demanda máxima caiga por debajo del 97 por ciento, multiplicando la demanda registrada por 97 dividido por el factor de potencia medido. Después añade un cargo por energía reactiva excedente de 0.01009 dólares por kVARh una vez que la media mensual cae por debajo del 95 por ciento.

Pongamos números. Una planta con 80 kW de demanda real que paga 12 dólares por kW de demanda facturable:

Factor de potencia de la planta	Demanda facturada	Cargo mensual por demanda	Extra anual frente a 0.97
0.97	80.0 kW	960 dólares	ninguno
0.90	86.2 kW	1,034 dólares	unos 890 dólares
0.69	112.5 kW	1,350 dólares	unos 4,680 dólares

Cálculo propio sobre la fórmula tarifaria publicada, aplicado a una planta hipotética. No es una cotización ni es su tarifa. Pero la forma es correcta, y explica por qué una reactancia de 300 dólares en un variador de 15 kW es la decisión eléctrica más barata de la grúa.

¿Qué pasa cuando la alimentación no es 400 V a 50 Hz?

Aquí es donde una grúa perfecta en fábrica se convierte en una reclamación de garantía en otro país, y el mecanismo es una sola relación: voltios por hertzio.

El flujo magnético de un motor de inducción, y por tanto su par, viene fijado por la tensión de alimentación dividida por la frecuencia. Mantenga la relación y el motor se comporta. Cámbiela y cambia la máquina.

Placa del motor	Alimentación real	Voltios por hertzio	Par disponible	Velocidad	Veredicto
400 V, 50 Hz	400 V, 50 Hz	8.00	100 por ciento	100 por ciento	nominal
400 V, 50 Hz	480 V, 60 Hz	8.00	100 por ciento	120 por ciento	correcto, un 20 por ciento más de potencia disponible
400 V, 50 Hz	400 V, 60 Hz	6.67	69 por ciento	120 por ciento	no elevará la carga nominal
400 V, 50 Hz	380 V, 50 Hz	7.60	90 por ciento	100 por ciento	justo en carga nominal, vigile el polipasto
460 V, 60 Hz	400 V, 50 Hz	8.00	100 por ciento	83 por ciento	se satura, trabaja caliente, un 17 por ciento más lento

El par escala con el cuadrado de la relación, y por eso la tercera fila es la peligrosa. Baje la relación un 17 por ciento y conserva el 69 por ciento del par, pero el motor además gira un 20 por ciento más rápido, así que la misma velocidad de polipasto exige más potencia de la que el motor puede dar. El fallo no es espectacular. El polipasto simplemente no eleva la carga nominal, y se calienta haciéndolo.

El consuelo es que la mayoría de estas grúas se envían con variador, y un variador hace desaparecer el problema de 50 y 60 Hz, siempre que esté programado para el motor y no para la alimentación. Ajuste la frecuencia base y la tensión base del variador a las de la placa, y entregará los voltios por hertzio correctos a partir de lo que le dé la línea. La pega es que la tensión de salida del variador no puede superar su tensión de entrada, así que un motor de 50 Hz que necesita 400 V a velocidad base no puede alimentarse desde una red de 380 V sin perder un 10 por ciento de su curva de par.

Y la cuestión de las tolerancias es otra distinta. IEC 60034-1 divide las condiciones de alimentación en dos zonas. La zona A es más o menos 5 por ciento de tensión con más o menos 2 por ciento de frecuencia, donde el motor entrega el par nominal con un aumento de temperatura moderado. La zona B es más o menos 10 por ciento de tensión con más 3 y menos 5 por ciento de frecuencia, donde el par nominal sigue disponible pero el aumento de temperatura es mayor y el funcionamiento debe ser breve. NEMA MG 1 es más permisiva sobre el papel, con más o menos 10 por ciento de tensión y más o menos 5 por ciento de frecuencia, con la variación combinada limitada al 10 por ciento. Una grúa que pasa ocho horas al día en zona B es una grúa con la vida útil del aislamiento acortada, diga lo que diga la norma.

¿Resistencia de frenado o variador regenerativo?

Resistencia de frenado, en una monorraíl. Voy a mostrar la aritmética, y luego el caso en el que se invierte.

Bajar una carga convierte el motor en generador. La energía tiene que ir a algún sitio. Un chopper de frenado la descarga en una resistencia en forma de calor. Una etapa de entrada regenerativa la devuelve a la red. La guía de ingeniería de ABB analiza un polipasto de grúa de 90 kW con ambas opciones: chopper y resistencia en el armario por 7,500 euros, frente a una etapa de entrada IGBT que cuesta 2,000 euros más y recupera 4,000 euros de energía. En esa máquina gana la regeneración, y ABB la recomienda para grúas.

Esa máquina es un polipasto de 90 kW con un 20 por ciento de servicio anual y periodos de frenado de tres minutos. Un polipasto de monorraíl va de 1.5 a 18.5 kW, y la energía por elevación es menor en la proporción de masas al cuadrado en términos prácticos, porque tanto la masa como la altura se reducen.

Capacidad y elevación	Energía por descenso con carga al 60 por ciento	Recuperada al 65 por ciento	Recuperación anual, servicio A5	Valor a 0.12 por kWh	Retorno sobre una prima de 1,500 a 3,000 dólares
5 t, 6 m	0.049 kWh	0.032 kWh	384 kWh	46 dólares	33 a 65 años
10 t, 6 m	0.098 kWh	0.064 kWh	766 kWh	92 dólares	20 a 38 años
20 t, 9 m	0.294 kWh	0.191 kWh	2,292 kWh	275 dólares	9 a 16 años

Cálculo propio. Supone 2,000 horas de funcionamiento, 12 elevaciones por hora, la mitad de ellas bajando carga, un rendimiento de regeneración en bucle cerrado del 65 por ciento y una prima de 1,500 a 3,000 dólares por una etapa de entrada regenerativa frente a chopper y resistencia en estas potencias.

Nueve a dieciséis años en una grúa de 20 toneladas no es un caso de negocio, es un error de redondeo en un activo de veinte años que puede ser sustituido antes. Así que especifique el chopper y gaste la diferencia en la reactancia de línea, que devuelve algo cada hora de cada turno en lugar de solo cuando baja la carga.

Merece la pena enunciar la excepción, porque es hacia donde va el mercado de exportación. Si el comprador ya paga un término de potencia sobre una alimentación débil, o el emplazamiento funciona con generador donde cada kilovatio hora regenerado es diésel que no se quema, el valor por kWh es de dos a tres veces la tarifa de red, y el caso de 20 toneladas se mueve al rango de cinco a ocho años. Pregunte cuánto cuesta realmente la electricidad antes de descartarlo. En un emplazamiento con generador la respuesta normalmente no es 0.12.

¿Cuánto cuesta la solución y en qué orden debo gastar?

Lo más barato primero, y el extremo barato hace la mayor parte del trabajo. Los costes de abajo son rangos indicativos para un variador de polipasto de 13 a 18.5 kW, que cubre una monorraíl de 10 a 20 toneladas. Son nuestras cifras de planificación a partir de cotizaciones de proyectos, no una lista de precios.

Medida	THD de corriente después	Factor de potencia real después	Coste indicativo	Cuándo es la respuesta correcta
Reactancia de línea del 5 por ciento o choque de bus de continua	33.9 por ciento	0.93	200 a 600 dólares	la opción por defecto en cualquier grúa de exportación
Reactancia de línea del 3 por ciento	43.6 por ciento	0.90	150 a 450 dólares	red de compañía eléctrica firme con un tramo corto hasta el armario
Filtro armónico de línea pasivo	4.9 por ciento	0.98	1,200 a 3,500 dólares	alimentación por generador, o una cifra de THD contractual
Variador con etapa de entrada activa	1.3 por ciento	0.99	1,800 a 4,500 dólares de prima	se quiere regeneración de todos modos, o el límite es estricto
12 pulsos con transformador desfasador	8.8 por ciento	0.98	6,000 a 15,000 dólares	por encima de unos 75 kW por variador, donde las reactancias no bastan
Filtro activo en el punto de conexión común	menos del 5 por ciento en la barra	cercano a 1.0	4,000 a 12,000 dólares	modernización, o varios variadores ya instalados
Sobredimensionar el generador	sin cambios	sin cambios	15,000 a 40,000 dólares adicionales	nunca, para armónicos. Reduce la distorsión de tensión, no la elimina

Dos cosas que decir sobre esta tabla. La primera es que la fila de abajo es la que eligen la mayoría de los compradores, porque es la que suena a ingeniería y no a accesorios, y es la peor relación valor-precio de la lista. La segunda es que la fila de arriba no es realmente una medida contra armónicos. Una reactancia de línea protege al variador de transitorios de red y de la conmutación de condensadores, y por eso la nota de aplicación de Pacific Gas and Electric recomienda una reactancia del 3 por ciento como práctica estándar contra disparos por sobretensión. La reducción de armónicos viene gratis.

Si la grúa va a ir sobre un generador, sáltese la escalera y vaya directamente a la tercera fila. Un filtro pasivo cuesta aproximadamente lo mismo que la diferencia entre un grupo de 46 kVA y uno de 65 kVA, y resuelve el problema que el grupo no puede.

¿Qué debe incluir la sección eléctrica del RFQ?

Diez líneas. Cada una nos ha costado a nosotros o a un cliente una semana en algún momento.

1. Tensión y frecuencia de alimentación, y tolerancia medida. No la cifra nominal. Un emplazamiento que mide 355 V en el armario de la grúa es una grúa distinta de uno que mide 400 V.

2. Fuente de alimentación y su relación de cortocircuito. Transformador de compañía eléctrica con los kVA y la impedancia, o un generador con los kVA y la reactancia subtransitoria. Sin la reactancia no se puede responder la pregunta de los armónicos.

3. Método de arranque del polipasto, indicado como requisito. Arranque directo, estrella-triángulo, arrancador suave o variador. No lo deje a la configuración estándar del proveedor.

4. Especificación de la etapa de entrada del variador, con el THD de corriente a plena carga. Una cifra, no la palabra "filtrado". Pida la declaración EMC según IEC 61000-3-12 si la corriente de la grúa supera los 16 A.

5. Si se incluye reactancia de línea o choque de bus de continua, y su porcentaje. Si no está en el plano, no está en el armario.

6. Placa del motor ajustada a la alimentación real. Voltios por hertzio, no solo tensión. Esta línea evita la trampa de los 60 Hz de la tabla anterior.

7. Clase de servicio y arranques por hora, por mecanismo. Un polipasto nominal para 180 arranques por hora al 30 por ciento de servicio es un motor distinto de otro nominal para 300 al 50 por ciento, y la diferencia de precio es real.

8. Disposición de frenado. Chopper y resistencia, o regenerativo. Además, la potencia nominal de la resistencia si el emplazamiento tiene descensos largos.

9. Puesta a tierra y protección diferencial residual. Dispositivo Tipo B o B+, cable de motor apantallado, longitud máxima de cable y si se necesita filtro dv/dt. Indique quién suministra cada cosa.

10. Quién pone en marcha el variador, y contra qué. Juego de parámetros en fábrica con la placa del motor, o en obra con la alimentación real. Esta es la brecha más común entre una grúa que funciona y una grúa con un informe de puesta en marcha que nadie puede reproducir.

Preguntas frecuentes

¿Puedo alimentar una grúa monorraíl desde un generador?

Sí, y muchas lo hacen. Dimensione el generador por el arranque del motor más grande y no por la carga conectada, mantenga la caída de tensión por debajo del 20 por ciento e instale una reactancia de línea en el variador del polipasto. Una grúa de 10 toneladas necesita de 39 a 46 kVA con un polipasto de arranque directo, o de 20 a 24 kVA con un variador. Lo que no puede hacer es conectar un variador de seis pulsos sin reactancia a un grupo de 63 kVA y esperar que la forma de onda de tensión se mantenga dentro de IEEE 519. Consulte la gama de grúas monorraíl para conocer la configuración eléctrica estándar.

¿Por qué una grúa de 17.6 kW necesita un generador de 46 kVA?

Porque el motor del polipasto consume de seis a ocho veces su corriente a plena carga durante dos o tres segundos en cada elevación, y el generador tiene que sostener la tensión durante ese tiempo. El generador no se dimensiona para los 17.6 kW de carga en régimen, se dimensiona para el transitorio. Un variador elimina la mayor parte de ese transitorio, y por eso la columna con variador de nuestra tabla es menos de la mitad de la cifra con arranque directo. Ese ahorro suele pagar el variador.

¿Es un generador más grande más barato que una reactancia de línea?

Rara vez, y a menudo no funciona en absoluto. Reducir la distorsión de tensión solo con la impedancia de la fuente exige una relación de cortocircuito cercana a 34, lo que significa una reactancia subtransitoria de alrededor del 3 por ciento. Los alternadores estándar están entre el 8 y el 14 por ciento, así que estaría comprando cuatro veces el grupo para quedarse en el borde del límite. Una reactancia de línea del 5 por ciento baja el THD de corriente de 101.5 a 33.9 por ciento por unos cientos de dólares y hace el trabajo con cualquier tamaño de generador.

¿Necesita la grúa un dispositivo diferencial residual Tipo B?

Si tiene convertidor de frecuencia, sí. La guía de Doepke es explícita: los equipos polifásicos con convertidores de frecuencia, y cita expresamente las grúas, solo pueden funcionar con dispositivos Tipo B o B+, porque un defecto puede producir una corriente residual de continua suave que un dispositivo Tipo A no detecta. Un transformador de aislamiento o una conexión fija son alternativas aceptables. Un dispositivo Tipo AC en el variador de una grúa es un disparo por falsa alarma esperando a ocurrir.

¿Funcionará una grúa de 50 Hz en una alimentación de 60 Hz?

El motor sí, el polipasto puede que no. Mantenga la relación de voltios por hertzio y el motor entrega el mismo par a una velocidad un 20 por ciento mayor. Haga funcionar un motor de 400 V y 50 Hz a 400 V y 60 Hz y la relación cae de 8.00 a 6.67, lo que cuesta el 31 por ciento del par, y el polipasto no elevará la carga nominal. Especifique el motor para la alimentación disponible, o instale un variador y ajuste su tensión y frecuencia base a las de la placa.

¿Debería comprar un variador regenerativo para el polipasto?

En una monorraíl, no. La energía recuperada en una grúa de 5 toneladas con servicio A5 es de unos 384 kWh al año, con un valor de 46 dólares, frente a una prima de 1,500 a 3,000 dólares. En una grúa de 20 toneladas con servicio pesado el retorno es de nueve a dieciséis años con energía de red, lo que no constituye un caso. La situación cambia en emplazamientos con generador, donde el kilovatio hora marginal es diésel, y en grúas de proceso de más de 50 toneladas, donde el ejemplo desarrollado por la propia ABB muestra que la regeneración se amortiza. Gaste el dinero primero en la reactancia.