ALEMANIA: Dado que las máquinas de construcción representan alrededor del 1,1 % de las emisiones globales anuales, todos los esfuerzos para reducir emisiones son imprescindibles. En 2022, con el apoyo de Danfoss, Herrenknecht pudo poner en marcha una nueva versión electrificada de su perforadora de dirección horizontal (HDD). Capaz de perforar hasta 1.500 metros, la máquina exige una alta precisión de par, manteniendo al mismo tiempo su movilidad.
Al equipar su perforadora HDD con motores síncronos de reluctancia asistida por imanes permanentes EDITRON EM-PMI de Danfoss y variadores iC7-Automation, Herrenknecht logró la potencia necesaria sin comprometer la movilidad. La perforadora HDD es ahora no solo más eficiente energéticamente, sino que también ofrece un mejor rendimiento que el anterior sistema hidráulico.
Sigue leyendo para descubrir cómo la electrificación de la perforadora HDD de Herrenknecht con motores EDITRON y variadores iC7-Automation supera las expectativas.
El desafío: movilidad del equipo con alto rendimiento.
Los sitios de construcción están bajo presión para descarbonizarse, pero persiste la duda debido a las oportunidades aún no demostradas de la electrificación. Por esta razón, Herrenknecht y Danfoss se propusieron medir y demostrar los beneficios de su tecnología de última generación.
En el caso de la perforadora HDD de Herrenknecht, la movilidad es una característica esencial, lo que impone restricciones en el tamaño y en la alimentación eléctrica. Con solo una alimentación de 400 V CA disponible desde la red, la electrificación exitosa dependía de un sistema AFE eficiente para elevar la tensión y permitir el funcionamiento de alta velocidad de perforación.
La perforadora HDD impone requisitos especialmente altos en cuanto a la precisión del par. Para proteger engranajes y mecanismos, es crucial que el sistema pueda reaccionar a los rápidos picos de par que pueden producirse al perforar en terrenos blandos o roca. Además, eliminar el efecto de inercia (“coasting”) es crítico, ya que tras la desaceleración, las barras de perforación se enrollan como un resorte. Cualquier giro libre provocaría su aceleración en dirección opuesta, lo que podría aflojar las uniones atornilladas de las barras de perforación. En su lugar, el sistema de accionamiento debe reducir lentamente el par después de alcanzar velocidad cero para relajar gradualmente la tensión.
La solución: alta precisión y un control de par sin precedentes
Al seleccionar los motores para la perforadora HDD, Herrenknecht se enfrentó a la elección entre motores de inducción tradicionales y el más avanzado motor EDITRON EM-PMI SRPM. Dado el requisito de movilidad del equipo, el diseño compacto y ligero de los motores SRPM los convirtió en la opción preferida frente a los motores de inducción más voluminosos. Además, la eficiencia energética de aproximadamente el 96 % de los motores EDITRON, junto con su preciso control de par y velocidad, es fundamental para cumplir con los altos requisitos de rendimiento, proporcionando tanto eficiencia energética como precisión operativa.
En combinación con los módulos del sistema refrigerados por aire del iC7-Automation, que ofrecen un control de par sin precedentes, los motores pueden satisfacer con éxito las exigentes demandas de la perforadora horizontal móvil. El AFE aprovecha eficazmente la energía potencial de la perforación y convierte la alimentación de 400 V CA en 700 V CC, al tiempo que minimiza los armónicos, lo que permite al equipo maximizar el uso de la energía de la red.
Para garantizar una distribución uniforme de la potencia entre los motores conectados mecánicamente, proteger los componentes mecánicos y mantener un rendimiento constante, los variadores iC7-Automation están equipados con una función exclusiva de Load Drooping. En esta instalación, el sistema distribuye la carga entre seis motores PM conectados en un rango de alta velocidad hasta velocidad cero, manteniendo al mismo tiempo una alta precisión de par.
- Rendimiento superior a baja velocidad gracias a nuevos algoritmos de control originales
- Alta precisión de par con ajustes de frecuencia de 0 a 370 Hz
- La función de “drooping” de carga proporciona una distribución uniforme de la potencia y un rendimiento constante
- Capacidad de aumentar la tensión de CC mediante el sistema AFE
- Combina alto par y potencia en un diseño compacto para minimizar el espacio ocupado
- Diseñado con función de “Safe Torque Off” (STO SIL3) como estándar para una mayor seguridad
Mas información:
The outcome: Generating 700 V DC from a 400 V AC grid supply
La integración de motores SRPM de alta eficiencia junto con la tecnología AFE ha permitido un ahorro energético considerable y permite a Herrenknecht aprovechar completamente la red de 400 V CA para generar 700 V CC. Y cuando no hay alimentación de red disponible, el AFE optimiza el uso de la energía lo suficiente como para permitir el uso de un generador diésel más pequeño.
Dado que el sistema también ayuda a minimizar los armónicos, el tamaño puede reducirse aún más hasta aproximadamente 370 kVA en lugar de los 440 kVA habituales, utilizando así una unidad casi un 40-50% más pequeña de lo que de otro modo sería necesario.
El resultado es una perforadora direccional horizontal móvil electrificada avanzada, probada en campo. Gracias a la electrificación, la perforadora HDD no solo alcanzó el rendimiento necesario, sino que también superó las expectativas al mejorar el sistema hidráulico anterior.
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