Una grúa pórtico recorre más distancia que cualquier otra máquina de la planta, y la alimentación tiene que seguirla. Transformador, cable, enrollador y tierra, medidos en el camino de rodadura y no en la placa de características.
La mayoría de las preguntas eléctricas sobre una grúa tienen una sola respuesta. En una grúa especial la misma pregunta tiene cuatro, y se contradicen entre sí. Una barra conductora, que es la forma más barata y fiable de alimentar una grúa con cuchara de 20 toneladas, no está permitida en absoluto en la nave de al lado si esa nave está clasificada. Un variador que mejora el control en una línea de decapado puede anular la certificación del motor que está a dos metros. Un polipasto perfectamente seguro en una nave de carbón suspenderá un recuento de partículas en una sala limpia.
Así que la decisión de alimentación en una grúa especial no es un cálculo de carga. Es un cálculo de sala. Si te equivocas con la sala, el paquete eléctrico está mal por muy bien que se haya dimensionado.
Este artículo recorre las cuatro salas para las que construimos: manipulación de graneles con polvo combustible, líneas de decapado y ácido, salas limpias y plantas con clasificación de gas. La misma familia de grúa, el mismo controlador, cuatro respuestas diferentes. La capacidad instalada en esas salas va desde aproximadamente 0.5 toneladas en una bahía de semiconductores hasta 50 toneladas en una cuchara.
Porque el modo de fallo cambia. En una grúa normal el enemigo es la caída de tensión y la clase de servicio. En un área clasificada el enemigo es una chispa que no puedes ver, o una superficie a 140 grados cuando el gas se inflama a 135. En una nave de decapado el enemigo es una película de ácido clorhídrico que convierte un aislador limpio en un conductor en dieciocho meses. En una sala limpia el enemigo es el polvo de carbono que desprende tu propia escobilla colectora.
Cada uno de esos es un problema eléctrico con respuesta mecánica, o al revés. Por eso el paquete eléctrico de una grúa especial suele ser la segunda partida más grande de la cotización, después de la estructura.
| Sala | Qué hace la atmósfera | Qué falla primero | Cómo debe ser la alimentación |
|---|---|---|---|
| Cuchara, terminal de graneles | Nube de polvo combustible, capa de 5 mm sobre cada superficie horizontal | La temperatura superficial bajo la capa de polvo, no el arco | Envolvente apta para polvo, IP6X, clase T declarada con la capa |
| Línea de decapado | Niebla ácida, condensación dos veces al día, película de cloruros | La resistencia de aislamiento y después el seguimiento superficial | IP65 o mejor, grado de contaminación 3 o 4 asumido, cubierta que resista el ácido |
| Sala limpia | Nada corrosivo. Todo se mide en partículas | La grúa como fuente de partículas y de ESD | Variador sellado, aire de motor filtrado, ningún contacto deslizante expuesto |
| Planta con clasificación de gas | Gas o vapor inflamable, Zone 1 o 2 | Cualquier contacto que produzca chispa, cualquier superficie caliente | Motor y colector con certificación Ex, ninguna barra conductora abierta |
Fíjate en que solo una de esas cuatro columnas menciona la electricidad en el sentido habitual. Tres de ellas tratan de lo que el entorno hace al equipo, no de lo que el equipo hace a la alimentación.
Las salas reciben su nombre del sistema de zonas, no del proceso. Las zonas de gas son 0, 1 y 2. Las zonas de polvo son 20, 21 y 22. El número indica con qué frecuencia está realmente presente la atmósfera, y las cifras de abajo son las que los fabricantes de grúas publican en sus fichas de marcado Ex.
| Zona | Presencia al año | Categoría ATEX | Envolvente para polvo |
|---|---|---|---|
| 0 / 20 | Más de 1,000 horas | Categoría 1 | IP6X, y la mayoría de los fabricantes de grúas no lo cotizan |
| 1 / 21 | De 10 a 1,000 horas | Categoría 2 | IP6X, conductivo o no |
| 2 / 22 | Menos de 10 horas | Categoría 3 | IP6X si el polvo es conductivo, IP5X si no lo es |
Aquí hay dos cosas que confunden a la gente. La primera es que el requisito IP no es un número único para todo. En Zone 22 puedes usar IP5X cuando el polvo no es conductivo e IP6X cuando sí lo es, así que un terminal de grano y una planta de polvo metálico dentro de la misma categoría Zone 22 no reciben la misma envolvente. La segunda es que una grúa de Categoría 3 no es una grúa de Categoría 2 con menos certificados. Los fallos ensayados son distintos y el papeleo es distinto.
La temperatura superficial se suma a la zona. Las clases de gas van de T1 a 450 grados hasta T6 a 85, y la mayoría de los compradores industriales pide T3 o T4. T4 son 135 grados. Ese único número decide más del paquete eléctrico que la propia zona, porque se aplica al exterior del motor, al interior de la caja de bornes y al freno.
| Clase | Superficie máx. | Gas típico | Lo que te cuesta |
|---|---|---|---|
| T1 | 450 C | Amoníaco, metano en algunas graduaciones | Casi nada. Los motores estándar pasan |
| T3 | 200 C | Vapor de gasolina, la mayoría de los disolventes | Real. Clase de motor, tipo de freno, caja de bornes |
| T4 | 135 C | Acetaldehído, éter dietílico, la mayoría de las corrientes de refinería | Condiciona toda la selección del motor y descarta la mayoría de los frenos estándar |
| T6 | 85 C | Disulfuro de carbono | Solo máquinas especiales. Rechazamos más de estas de las que aceptamos |
Un motor de 30 kW con 85 grados de superficie no es un motor de 30 kW con un ventilador más grande. Es otro bastidor, otro bobinado y a menudo otro método de refrigeración. Si el comprador escribe T6 en la especificación sin comprobar qué hay en la sala, el proyecto se atasca en la fase de cotización del motor y todos pierden seis semanas.
Esto no es cuestión de opinión. Mazzella, que lleva décadas electrificando grúas, lo resume en una sola frase en su comparación de barras conductoras, festones y enrolladores de cable: un sistema de barra conductora nunca puede utilizarse en un entorno que exija una grúa antideflagrante.
La razón es la escobilla colectora. Es un contacto deslizante. Produce una pequeña chispa en cada junta, cada vez que pasa la grúa, y bajo carga chisporrotea más. En una nave normal esa chispa es una molestia de mantenimiento. En una atmósfera Zone 1 es una fuente de ignición con una vida útil medida en milisegundos.
Tampoco se sale del problema sellando. Una barra conductora cerrada con cubierta IP6X sigue teniendo una escobilla deslizante sobre un conductor desnudo dentro de la cubierta, y la norma no acepta una envolvente como protección de un contacto que produce chispas en una atmósfera clasificada. Por eso la respuesta no es una barra conductora mejor. La respuesta es otra tecnología.
La misma lógica recorre los accesorios. El propio catálogo de festones ATEX de Conductix-Wampfler fija una velocidad de desplazamiento máxima de 1 m/s y declara con claridad que la protección contra explosión queda anulada por encima de esa velocidad. También prohíbe cables y mangueras de PVC en el sistema y exige cubierta de policloropreno pesado o un elastómero sintético equivalente. Ambos requisitos están ahí por la misma razón: la acumulación de estática y la degradación de la cubierta producen chispas que ninguna envolvente va a contener.
Tres opciones, y no son intercambiables. Festón, enrollador de cable y un anillo colector con certificación Ex si la máquina gira.
| Método | Límite de velocidad | Cubierta y materiales | Dónde gana |
|---|---|---|---|
| Festón ATEX | 1 m/s, límite duro | Policloropreno pesado. Nada de PVC en ningún punto | Caminos de rodadura cortos y medios, carro y puente, control incluido |
| Enrollador de cable | Lo fijan el enrollador y el cable, 60 a 100 m/min típico | Cuerpo de acero inoxidable o galvanizado, con pintura en polvo | Traslación larga, salas corrosivas y ácidas, ciclos elevados |
| Anillo colector Ex | Rotación, típicamente 40 rpm y más bajo pedido | Carcasa antideflagrante o de seguridad aumentada, IP65 o IP66 | Máquinas con giro, apiladores, cualquier rotación continua |
El festón lleva la mayor cantidad de cable por el menor dinero y es la opción por defecto para un puente en Zone 1. El límite de 1 m/s suena restrictivo hasta que compruebas la velocidad real de traslación larga, que en una grúa de proceso de 20 toneladas suele ser de 20 a 40 m/min, es decir de 0.33 a 0.67 m/s. El límite muerde en grúas de cuchara de alta velocidad y en caminos de rodadura largos donde preferirías no arrastrar 40 m de cable.
El enrollador de cable es la respuesta en la nave de decapado, y no solo por el lado de la explosión. La construcción en inoxidable o galvanizado con cuerpo recubierto es lo único que sobrevive una década en una atmósfera ácida. Mazzella cita expresamente los entornos corrosivos y ácidos como aplicación de enrollador, que es lo contrario de lo que la mayoría supone. En líneas de ácido hemos sustituido más festones que enrolladores.
El anillo colector es la cuarta opción y la que los compradores olvidan. Si la máquina gira, la alimentación tiene que cruzar una junta rotativa, y en una máquina Ex esa junta es un componente certificado, no uno estándar. El fabricante italiano TER publica un anillo colector Ex con IP65 o IP66 en un rango de menos 40 a más 60 grados, hasta 150 A en el bastidor pequeño y 638 A en el grande, hasta 1,000 V y 6,000 V respectivamente, certificado según la directiva ATEX y según EN 60079-0, EN 60079-1 y EN 60079-14, además de IECEx. Trolex construye la misma idea para Zone 1 como unidad antideflagrante del Grupo IIB, IP66, 400 A de paso a 1,000 V AC, 40 rpm, con calefactor anticondensación autorregulado incorporado y un mínimo de dos escobillas por anillo. Fíjate en el reparto de escobillas: cobre-grafito para potencia, plata-grafito para señales.
Es el malentendido más caro de todo el paquete, y no es culpa del comprador. La mayoría de los variadores se venden como productos de propósito general, la mayoría de los motores Ex se venden como motores, y la combinación se trata como un detalle de cableado. No lo es.
La propia guía de ABB sobre motores y variadores en atmósferas explosivas detalla qué necesita cada tipo de protección antes de que se pueda conectar un variador. Merece la pena leerlo con sus palabras y no con las mías, pero la forma es esta:
| Tipo de protección | Qué debe cumplirse antes de permitir un variador | Efecto práctico en el pedido |
|---|---|---|
| Ex d, antideflagrante | Motor ensayado con el variador para el régimen y con el dispositivo de protección, o protección directa de temperatura con sensores embebidos y margen | El modelo de variador pasa a formar parte del certificado. Si lo cambias, el expediente queda muerto |
| Ex ec, seguridad aumentada | Ensayado con el variador o con un variador comparable, o clase de temperatura por cálculo, o control directo desde sensores embebidos | Viable. El cálculo o la vía de sensores suele ser la ruta más barata |
| Ex eb | Ensayado junto con el variador específico y el dispositivo de protección. El ensayo combinado de calentamiento es obligatorio | Sin atajos. Es un ensayo de fábrica, no un cálculo |
La ruta del dispositivo de protección es la que acaban usando la mayoría de los proyectos, y tiene un detalle que se pasa por alto. Los variadores pueden incorporar una función segura integrada de temperatura del motor, definida en EN e IEC 61800-5-2, y esa función está certificada como dispositivo de protección según ATEX. Pero el marcado de ese variador se refiere solo a la función de seguridad que lleva dentro, no a que el variador esté ensayado con tu motor. Y como esos variadores normalmente no tienen envolvente Ex, solo pueden instalarse fuera del área clasificada. En el certificado esto aparece como una categoría entre paréntesis, por ejemplo (2), que se lee como un dispositivo destinado a montarse fuera de la zona.
Así que la pregunta que hay que hacer no es «¿este variador tiene certificación ATEX?». La pregunta es «¿para qué es el certificado, y dónde está físicamente la caja?». Esas dos tienen respuestas distintas y cambian la disposición del cuadro.
La clase T no es una propiedad del motor. Es una propiedad del motor en un punto de funcionamiento concreto, y el punto de funcionamiento que importa rara vez es el de la placa.
Un motor estándar totalmente cerrado y refrigerado por ventilador lleva un ventilador montado en el eje. A velocidad nominal el ventilador mueve suficiente aire para mantener baja la temperatura del bobinado. Al 10 por ciento de la velocidad nominal no mueve casi nada, porque el caudal del ventilador cae aproximadamente con la velocidad mientras las pérdidas dentro del motor se mantienen cerca de su valor pleno bajo carga. El bobinado se calienta más a 5 Hz de lo que se calienta a 50 Hz, con el mismo par.
Esa es toda la razón por la que las normas insisten tanto en la combinación variador-motor. Un motor que mantiene T4 a 1,500 rpm no necesariamente mantendrá T4 a 75 rpm con la misma carga, y ninguna configuración del variador cambia el caudal de aire. Lo que el variador sí puede hacer es medir y actuar: leer el PTC o el PT100 del bobinado, modelar el estado térmico y desconectar antes de que la superficie supere el límite. La guía de ABB cita exactamente eso como alternativa a una combinación ensayada, y señala que limitar la frecuencia de conmutación mediante los parámetros Ex reduce la corriente disponible, lo cual tiene que estar en el cálculo.
Tres rutas prácticas, por orden de coste:
La primera es un soplante de ventilación forzada independiente en el motor, enclavado con el variador. Barato, poco elegante, eficaz, y la respuesta estándar en máquinas herramienta. Elimina la variable por completo.
La segunda es un variador con función térmica certificada y un PT100 en el bobinado, con el disparo ajustado al límite de la clase y no al de la clase de aislamiento. Sale más barato que un soplante en una máquina pequeña y exige disciplina de puesta en marcha, porque los parámetros por defecto están pensados para un motor estándar.
La tercera es aceptar un bastidor mayor para que el par continuo reducido siga cubriendo el servicio. En una grúa de cuchara con un ciclo de trabajo del 40 por ciento suele ser la respuesta más limpia, y es la que sobrevive a una auditoría cinco años después.
Sea cual sea la ruta, el documento de aceptación es un ensayo de calentamiento a la velocidad más baja a la que la grúa vaya a trabajar realmente, con la carga más alta que vaya a levantar realmente, con la temperatura superficial medida y no supuesta. Hemos visto una grúa de cuchara T4 pasar ese ensayo a 50 Hz y fallarlo a 6 Hz, en la misma tarde, sin cambiar nada más que la consigna de velocidad.
Despacio, y después se mide. Los carriles parecen la vía de tierra más obvia del edificio y son justo la que no puedes dar por buena. Las ruedas no son un conductor de unión. El contacto rueda-carril depende de la carga, del óxido, de la grasa y de si la grúa está casualmente sobre una junta. En el momento en que más necesitas la unión, la grúa puede estar descargada y la resistencia de contacto puede ser de decenas de ohmios.
Así que la unión es un conductor de cobre, no una superficie de apoyo. IEC TS 60079-32-1 pone un número en la sección 13.2.2: los elementos metálicos en buen contacto con tierra deben presentar una resistencia a ella inferior a 10 ohmios, y aunque hasta 1 megaohmio es aceptable para disipar estática, los valores por encima de 10 ohmios son un indicador temprano de corrosión o de una conexión floja y deben investigarse. NFPA 77 es coherente y cita unos 10 ohmios para el cobre y 25 ohmios para el acero inoxidable en la práctica.
| Punto de unión | Objetivo | Lo que vemos realmente en obra |
|---|---|---|
| Carril del festón a tierra del edificio | Menos de 10 ohmios | Normalmente bien. Los soportes pintados son la excepción |
| Puente a carril del camino de rodadura | Puente de cobre continuo | Falta en aproximadamente una grúa de cada cinco. Se asumió que las ruedas bastaban |
| Carro a puente | Puente de cobre continuo | Con frecuencia se canaliza a través del carro del festón en lugar de una trenza dedicada |
| Bastidor del polipasto al carro | Puente de cobre continuo | Se olvida cuando el polipasto se suministra aparte y se atornilla en obra |
| Cuchara o accesorio de elevación | Unido, no colgado del cable | La unión que más se olvida en una grúa con cuchara |
Mídelo con un instrumento de baja resistencia en condiciones, no con un multímetro en la escala de ohmios. Anota los valores, porque la segunda lectura un año después es la que te dice si una junta se está corroyendo. Y mide en las juntas, no solo de extremo a extremo: una buena lectura de extremo a extremo puede ocultar una trenza que está llevando corriente a través de un rodamiento.
El polvo se deposita, aísla y arde. El gas se dispersa y se inflama. Esa diferencia cambia el cálculo de dos maneras.
La primera es la envolvente. El polvo hay que dejarlo fuera de la caja, lo cual es un problema de IP, y el requisito no es uniforme. En Zone 21 tanto el polvo conductivo como el no conductivo exigen IP6X. En Zone 22 puedes usar IP5X para polvo no conductivo pero IP6X para polvo conductivo. Una planta de polvo metálico y un molino de harina pueden ser ambos Zone 22 y no pueden usar la misma envolvente.
La segunda es la temperatura superficial, y aquí el polvo es más sutil que el gas. Con gas comparas la superficie con la temperatura de ignición del gas. Con polvo tienes que considerar la nube y la capa por separado, porque una capa de 5 mm de polvo aísla la superficie y la deja funcionar más caliente de lo que estaría el mismo equipo limpio.
| Paso | Fórmula | Ejemplo resuelto |
|---|---|---|
| Límite de nube | Dos tercios de la temperatura de ignición de la nube | La nube se inflama a 450 C, el límite pasa a 300 C |
| Límite de capa | Temperatura de ignición de la capa menos 75 K | La capa se inflama a 300 C, el límite pasa a 225 C |
| Valor determinante | El menor de los dos | 225 C, así que el equipo se marca T3 o mejor |
| Corrección por ambiente | Declarado a 40 C salvo que la placa diga otra cosa | Una nave a 55 C necesita una máquina recalculada, no una nota en el plano |
Fíjate en lo que esa tabla significa para una grúa. El motor no es la única superficie caliente. El freno está caliente cada vez que se detiene. También lo está la resistencia, si hay una, y los apagachispas de los contactores. En una grúa de cuchara apta para polvo marcamos el freno y la resistencia por separado, porque el certificado del motor no los cubre.
Y una capa de polvo sobre un cuadro es un problema térmico aunque no sea un problema de ignición. Una capa de 5 mm aproximadamente duplica la resistencia térmica de la pared del cuadro. Por eso el derrateo en una obra con polvo es mayor de lo que sugiere la especificación de polvo por sí sola.
Porque el ácido no ataca primero al metal. Ataca la superficie del aislamiento, y lo hace lo bastante despacio como para que nadie lo note hasta que el relé de fuga a tierra dispara en una máquina que lleva tres años funcionando.
El mecanismo es el seguimiento superficial. Una película de cloruro sobre un aislador es ligeramente conductiva, y en una nave húmeda con condensación dos veces al día esa película se convierte en un camino de fuga por la superficie. Una vez que se forma una pista de carbono, no se cura. El marco de IEC 60664-1 le pone nombre con el grado de contaminación, y una nave de decapado es grado de contaminación 3 en el mejor de los casos y 4 en la zona de salpicado. Como referencia, la norma impone distancias mínimas de fuga de 0.2 mm en grado 2, 0.8 mm en grado 3 y 1.6 mm en grado 4, independientemente de la tensión, porque una separación pequeña puede ser puenteada por una gota o una partícula sea cual sea la tensión.
| Elemento | Construcción estándar | Lo que necesita una línea de ácido |
|---|---|---|
| Cuadro | IP54, acero pintado | IP65 o IP66, inoxidable 304 o 316, techo inclinado, sin repisa horizontal |
| Condensación | No se contempla | Calefactor anticondensación con su propio termostato, más drenaje con respiradero |
| Cubierta del cable | PVC | Policloropreno o equivalente. El PVC se vuelve frágil y se agrieta en los prensaestopas |
| Prensaestopas y fijaciones | Latón niquelado | Inoxidable 316, o el prensaestopas se agarrota en dos años |
| Resistencia de aislamiento | No se mide tras la instalación | Al menos 1 megaohmio a 500 V DC, y de nuevo en cada parada anual |
La cifra de 1 megaohmio viene de IEC 60204-1 sección 18.3, que es la norma de equipos eléctricos de máquinas y no una norma de grúas, y es el número que usan la mayoría de las hojas de puesta en marcha. En una máquina nueva en una nave seca solemos ver cientos de megaohmios. En una grúa de decapado de tres años hemos medido menos de 2 megaohmios con todo funcionando todavía, que es el punto en el que la siguiente temporada húmeda se convierte en un disparo.
El otro elemento específico del ácido es el material de la envolvente, no el grado. Un IP66 en acero dulce pintado no es IP66 durante mucho tiempo en niebla de ácido clorhídrico. Especificamos inoxidable para el cuadro y las cajas de bornes, y aceptamos que el inoxidable es la razón por la que el paquete eléctrico cuesta más que el mecánico en estas máquinas.
Nada relacionado con la electricidad. Una grúa de sala limpia es eléctricamente corriente: 400 V, un variador, un polipasto, un pulsador. Lo que la sala objeta es que la grúa es una fuente móvil de partículas, una fuente de ESD y una fuente de EMI, y ninguna de esas tres aparece en una especificación de área clasificada.
El problema de partículas tiene una respuesta concreta que sorprende a la gente. La opción de electrificación obvia, una barra conductora abierta, es la peor, porque una escobilla colectora de carbón que corre sobre una barra de cobre se desgasta y el producto del desgaste es polvo conductivo fino. Entra directamente en la sala. VAHLE, que fabrica electrificación para sala limpia, comercializa barra conductora, alimentación sin contacto y sistemas basados en cable precisamente por su menor emisión de partículas, riesgo de ESD y EMI, lo que te dice que la elección no es automática y depende de la clase.
El motor es la segunda fuente. Un motor estándar aspira aire de la sala a través de sí mismo para refrigerarse y lo devuelve, arrastrando lo que haya recogido dentro. Las grúas de sala limpia usan ventilación del motor con filtro HEPA para que el aire no filtrado de la sala nunca pase por el variador, y carcasas de inoxidable selladas alrededor de motores, reductores y bandejas de cable para que el lubricante y los residuos se queden dentro del equipo.
| Fuente | Mecanismo | Solución |
|---|---|---|
| Desgaste del colector | La escobilla de carbón sobre barra de cobre genera polvo fino | Sistema sellado, festón de cable o transferencia sin contacto |
| Aire de refrigeración del motor | El aire de la sala pasa por el motor y regresa | Ventilación con filtro HEPA, o conducir el escape fuera de la sala |
| Desgaste de ruedas y carriles | Las ruedas de acero fundido desprenden óxido | Ruedas y carriles de polímero que no desprenden partículas |
| Lubricante | Niebla de aceite de rodamientos y frenos | Rodamientos sin lubricación, frenos secos |
| Juntas del carril | Las holguras atrapan y liberan polvo en cada pasada | Juntas sin holgura, superficies selladas y limpiables |
La ESD es la otra mitad y es más peligrosa que el recuento de partículas. Una grúa es una gran masa metálica aislada que se mueve sobre un producto sensible. Si no está unida, se carga, y se descarga contra lo que tenga más cerca. Las grúas de sala limpia usan conductores de puesta a tierra integrados en la estructura exactamente por eso, y se aplica el mismo objetivo de 10 ohmios de la sección de áreas clasificadas.
Una cosa que conviene dejar clara: una grúa de sala limpia no es una grúa Ex y una grúa Ex no es una grúa de sala limpia. Nos han pedido ambas cosas en la misma máquina exactamente dos veces, en plantas farmacéuticas que manejan disolvente y polvo en la misma sala. Es posible, y el paquete eléctrico se convierte en la partida individual más grande de la cotización.
Potencia y control no son el mismo circuito y en una grúa especial rara vez comparten conductor. Una barra conductora puede llevar potencia y nada más, que es una limitación que sorprende en los sistemas modulares. En una máquina de área clasificada aparece la misma separación por otra razón: la señal tiene que cruzar la misma junta móvil que la potencia, y en una máquina rotativa eso significa un anillo colector con un juego de anillos separado.
Los materiales difieren, y ese es el detalle útil. En un anillo colector Ex los anillos de potencia usan escobillas de cobre-grafito y los de señal escobillas de plata-grafito, con anillos de bronce fosforoso y recubrimiento de metal precioso para señales, y al menos dos escobillas por anillo. Eso no es decoración: la plata-grafito da una resistencia de contacto más baja y más estable, que es lo que necesita una señal de 24 V o un bus, mientras que el cobre-grafito soporta la corriente y el arco de un circuito de motor.
Cuando hay un bus de por medio, el mismo anillo colector puede llevar PROFINET, PROFIBUS o CAN, pero el cable y el apantallamiento pasan a formar parte del paquete de certificación. Nuestra regla es simple: si el control es algo distinto de 24 V cableado o un pulsador, la vía de señal tiene su propio plano, su propia distancia de separación respecto al cable del motor y su propia prueba en la puesta en marcha. La alternativa es una máquina que funciona perfectamente en pruebas y falla de forma intermitente en producción.
Más de lo que la mayoría espera, y el número lo fija el variador y no el motor. IEC 61800-5-1 exige atención cuando la corriente de fuga supera 3.5 mA en AC o 10 mA en DC, y en ese punto una de tres cosas tiene que cumplirse: el conductor de protección es de al menos 10 milímetros cuadrados de cobre, o hay un segundo conductor de protección en paralelo, o el conductor de tierra está vigilado por algo que dispara ante un fallo.
La magnitud es lo bastante predecible para estimarla. Una regla práctica que usan los fabricantes de variadores es 20 mA por variador más 1 mA por metro de cable de motor a 8 kHz de frecuencia de conmutación, y 2 mA por metro a 16 kHz. En una grúa especial los tendidos de cable son largos porque el cuadro está en un extremo y el polipasto se desplaza, así que el término del cable crece rápido.
| Caso | Estimación | Consecuencia |
|---|---|---|
| Un variador, 8 kHz, 40 m de cable | 20 + 40 = unos 60 mA | Por encima del límite. PE de 10 mm cuadrados o un segundo conductor |
| Tres variadores, 8 kHz, 25 m cada uno | 60 + 75 = unos 135 mA | Un RCD de 30 mA en la alimentación no aguantará, y no se le debe pedir |
| Lo mismo a 16 kHz | Unos 210 mA | Duplicar la frecuencia de conmutación duplica el término del cable |
Se derivan dos consecuencias, y ambas se discuten en obra. La primera es el dispositivo de corriente residual. Solo se permite un dispositivo de tipo B aguas arriba de un variador, porque la fuga tiene una componente DC que un dispositivo de tipo A o AC no puede ver, y todo dispositivo aguas arriba del tipo B también tiene que ser tipo B. Reequipar un RCD tipo B en una alimentación que ya tiene un dispositivo tipo AC de 300 mA no es un cambio de piezas, es un estudio de protección.
La segunda es el propio conductor de tierra. Un tierra de 10 milímetros cuadrados en un cable de festón es poco habitual y es la razón por la que algunos proveedores colocan discretamente uno de 6 milímetros cuadrados y esperan que nadie lo note. En una máquina de área clasificada eso no es un atajo, es un hallazgo en la auditoría.
Estas son nuestras propias cifras de planificación tomadas de cotizaciones, no una estadística publicada, y se mueven con la zona, el organismo de certificación y el mercado. Son porcentajes sobre nuestro paquete eléctrico estándar de grúa interior para la misma capacidad y luz.
| Sala | Prima del paquete eléctrico | A dónde va el dinero |
|---|---|---|
| Polvo, Zone 22, Categoría 3 | Más 45 a 80 por ciento | Envolventes IP6X, motor apto para polvo, clase T declarada, freno |
| Polvo, Zone 21, Categoría 2 | Más 70 a 130 por ciento | Envolventes certificadas en todo, prensaestopas certificados, expediente de proyecto |
| Gas, Zone 2, Categoría 3 | Más 35 a 60 por ciento | Motor Ex, festón ATEX, sin barra conductora |
| Gas, Zone 1, Categoría 2 | Más 90 a 160 por ciento | Combinación variador-motor certificada, protección térmica, colector Ex |
| Decapado, ácido | Más 30 a 55 por ciento | Todo en inoxidable, calefactores, mejora de cubierta, enrollador en lugar de barra |
| Sala limpia, ISO 7 | Más 60 a 110 por ciento | Variadores sellados, aire de motor con HEPA, ruedas de polímero, sin barra abierta |
| Sala limpia, ISO 5 | Más 120 a 200 por ciento | Transferencia sin contacto cuando la clase lo exige, inoxidable total, validación |
La prima no es la parte cara. La parte cara es descubrir la zona cuando la grúa ya está en el barco, porque la adaptación se hace a tarifas de obra y con la grúa parada. Hemos cotizado una conversión a Zone 1 sobre una máquina ya entregada por aproximadamente el precio del propio paquete eléctrico, y por dos veces.
Estos datos son de nuestros propios registros de servicio en grúas especiales, no de un estudio publicado, y merece la pena leerlos como una lista de cosas fáciles de pasar por alto más que como un ranking.
| Problema | Proporción | Prevención |
|---|---|---|
| Prensaestopas sin certificación Ex, cubierta agrietada en el prensaestopas | 24 por ciento | Lista de prensaestopas en el plano, contrastada con la lista de cables |
| Unión del carril nunca medida, solo instalada | 18 por ciento | Registrar los ohmios en la puesta en marcha, en cada junta |
| Calefactor de anticondensación averiado o nunca cableado | 16 por ciento | Calefactor en su propio circuito con indicador visible |
| Parámetros del variador dejados en los valores por defecto de motor estándar | 14 por ciento | Modelo térmico ajustado al límite de la clase, y fotografiado en la entrega |
| Cubierta atacada por niebla ácida en un punto bajo | 12 por ciento | Sin puntos bajos. Lazos de drenaje y bandeja de inoxidable |
| Recuento de partículas fallido por desgasificación del cable del festón | 9 por ciento | Cubierta de baja desgasificación especificada, no asumida |
| Escobillas del anillo colector no asentadas antes de la carga | 7 por ciento | Rodaje en vacío y después comprobar la resistencia de contacto por anillo |
Solo uno de esos siete es un fallo de componente. Seis son fallos de instalación o de documentación, y todos ellos son invisibles en la prueba de aceptación en fábrica y evidentes en la primera auditoría.
Diez puntos. Si falta cualquiera de ellos en la consulta, la cotización llevará una hipótesis, y la hipótesis será la barata.
| Elemento | Lo que necesitamos | Por qué cambia el dinero |
|---|---|---|
| 1. Zona y categoría | Número de zona y categoría ATEX, por área del edificio | Mueve el paquete en decenas de por ciento |
| 2. Grupo de gas o polvo | IIA, IIB o IIC para gas. Temperaturas de ignición del polvo para polvo | El hardware IIC no es la misma línea de producto que el IIB |
| 3. Clase de temperatura | Clase T o el límite superficial determinante del polvo | Decide el bastidor del motor y si se permite un freno estándar |
| 4. Ambiente y capa | Ambiente de diseño y la capa de polvo esperada en mm | Una nave a 55 C o una capa de 5 mm recalculan todo |
| 5. Variador o arranque directo | Si se requiere control de velocidad, y si el motor ya está certificado con un variador | Una combinación ensayada puede duplicar el plazo de entrega del motor |
| 6. Velocidad de traslación | Velocidad de puente y carro en m/min | Por encima de 1 m/s la opción de festón ATEX desaparece |
| 7. Rotación | Si alguna parte de la máquina gira de forma continua | Añade un anillo colector certificado, no uno estándar |
| 8. Control y bus | Pulsador colgante, radio, o PLC con fieldbus | Una barra conductora no puede llevarlo. Esto cambia todo el esquema |
| 9. Tierra y disposición de RCD | Protección existente aguas arriba y el objetivo de tierra de la obra | Puede que se necesiten un dispositivo tipo B y PE de 10 mm cuadrados |
| 10. Idioma de la documentación | Qué certificados se pedirán realmente en obra | El trabajo de organismo notificado es una partida, no una cortesía |
Si puedes responder a los diez, el paquete eléctrico es una cotización. Si puedes responder a cuatro, es una estimación con cuatro hipótesis dentro, y las hipótesis serán todas a nuestro favor y no al tuyo.
Construimos estas máquinas para las cuatro salas, y el paquete eléctrico se diseña con la sala y no después de ella. Si quieres que revisemos el lado de la alimentación antes de especificar la grúa, la gama de grúas especiales detalla lo que construimos para servicio con cuchara, prefabricados, decapado, sala limpia y Ex, y el lado del polipasto está en la página de polipastos y accesorios. Envíanos el plano de zonas con la consulta y cotizaremos el paquete eléctrico como una partida separada, que es la única forma de ver cuánto te está costando la sala.
No. La barra conductora es el único componente que no se puede hacer aceptable mediante envolvente, porque el contacto deslizante abierto es la fuente de ignición y las normas no aceptan una cubierta como protección del mismo en una atmósfera clasificada. Añadir cajas Ex a una grúa alimentada por barra deja la propia barra como hallazgo, y es el hallazgo que un inspector escribe primero. La barra tiene que salir y sustituirse por festón, un enrollador o un colector certificado.
No. El certificado del motor cubre el motor. Un variador cambia el panorama térmico porque puede hacer funcionar el motor por debajo de su velocidad nominal, donde el ventilador montado en el eje mueve casi nada de aire. Para Ex eb la norma exige un ensayo combinado de calentamiento con el variador específico. Para Ex d y Ex ec existen alternativas, incluida una función certificada de protección térmica con sensores en el bobinado, pero alguien tiene que elegir la ruta y documentarla. Un variador estándar con parámetros por defecto sobre un motor Ex es un hallazgo esperando a ser escrito. La hoja de pedido de la grúa especial tiene una línea justo para esto.
IP65 es el mínimo de trabajo e IP66 es lo que especificamos para todo lo que esté al alcance del salpicado del tanque. El grado es la parte fácil. Las piezas que fallan son el material de la cubierta, que tiene que ser policloropreno o equivalente en lugar de PVC, los prensaestopas, que tienen que ser de inoxidable o se agarrotan, y el calefactor de anticondensación, que tiene que estar en su propio circuito y realmente cableado. Una caja IP66 de inoxidable con cable de PVC y sin calefactor se llena de condensado en la primera temporada de frío.
En la puesta en marcha y después en cada inspección anual, con los valores anotados. La guía de la norma indica que una trayectoria metálica por encima de 10 ohmios es un indicio temprano de corrosión o de una conexión floja, así que la tendencia importa más que el número absoluto. Recomendamos medir en cada junta y no solo de extremo a extremo, porque una buena lectura de extremo a extremo puede estar soportada por un rodamiento y oculta la trenza que ya ha fallado.
Físicamente sí, y en la práctica intentamos evitarlo. Una grúa que traslada desde un área Zone 2 a un área no clasificada lleva consigo su calificación Ex, lo cual es aceptable, pero lo contrario no: una grúa estándar no puede entrar en la zona. Cuando una sola máquina tiene que cruzar un límite, toda la máquina toma la clasificación superior y el paquete eléctrico se cotiza para la sala más severa a la que entra.
La Categoría 3 está protegida en funcionamiento normal, lo que significa que no se considera un fallo. La Categoría 2 está protegida asumiendo un fallo, lo que significa que el diseño tiene que tolerar un fallo único y seguir siendo seguro. En la práctica la diferencia aparece como protección duplicada, ensayos de envolvente distintos y un expediente de certificación más largo. También es la diferencia entre una cotización Zone 2 y una cotización Zone 1, y suele ser el mayor salto único en la línea eléctrica de cualquier cotización de grúa especial.
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