El Tesla de su categoría

Para los sistemas de trituración sometidos a las duras condiciones del funcionamiento continuo, Vecoplan AG confía desde hace años en el concepto de accionamiento directo HiTorc. El sistema de regulación integrado en el convertidor de frecuencia asegura, entra otras cosas, que el par del eje del rotor sea siempre óptimo, en cualquier estado de servicio. Gracias a ello, no solo tiene una extraordinaria eficiencia energética, sino que además, como esta solución cien por cien eléctrica carece de componentes como enganches, correas o volantes de inercia, apenas necesita mantenimiento. Con el acreditado HiTorc, Vecoplan ha logrado convertirse a lo largo de los años en un referente del mercado en el terreno de la tecnología.

«Trabajamos sin descanso para dar respuesta a las demandas cada vez más exigentes del mercado y para ofrecer a nuestros clientes instalaciones y sistemas duraderos con el mínimo coste», dice Martin Baldus, jefe de desarrollo de la división Industrial Shredding de Vecoplan AG. La empresa, que tiene su sede en Bad Marienberg, en la región alemana de Westerwald, desarrolla, produce y distribuye máquinas e instalaciones destinadas a triturar, transportar y procesar materias primas primarias y secundarias tanto en el ciclo de producción como dentro de la cadena de reciclaje. La trituración de materiales en particular supone un desafío cada vez más frecuente.

«Nuestros clientes suelen tener las máquinas en marcha todo el día, a veces incluso los siete días de la semana», comenta Baldus. Las trituradoras se utilizan, por ejemplo, para procesar de forma eficaz el material destinado a los hornos de incineración en plantas cementeras, los envases de plástico, metal y materiales mixtos recogidos en bolsas amarillas o la basura doméstica. También pueden triturarse los residuos de madera derivados de la producción, así como la madera vieja o los cepellones, que a menudo contienen impurezas o materiales extraños. «Un fallo en la instalación puede salirle caro al operador de la planta. Por eso, debe ser robusta y resistente a las impurezas y los materiales extraños, fiable y de bajo mantenimiento», añade su colega Daniel Kessler, responsable de electrotecnia de Vecoplan. Un factor importante es el accionamiento del rotor. «Sobre todo para el funcionamiento continuo, recomendamos a nuestros clientes la serie HiTorc, que es dinámica y potente», dice Kessler.

La idea de este concepto de accionamiento sobradamente probado de Vecoplan surgió hace casi 20 años, cuando los técnicos se propusieron desarrollar un accionamiento más eficiente para los sistemas de trituración ante el progresivo aumento de las prestaciones y del tamaño de las trituradoras. Esto influyó también en los accionamientos utilizados, que debían estar a la altura del mayor rendimiento y tener suficiente par motor como para reaccionar a las impurezas o materiales extraños. Wolfgang Lipowski, por aquel entonces jefe de diseño, se encontró casi por casualidad con un artículo sobre los motores síncronos en una revista de ingeniería. Su dinámica y aceleración lo impresionaron. Parecía ser la solución perfecta para conseguir un arranque rápido después del frenado que se produce durante el proceso de trituración. Otra ventaja de este tipo de accionamiento es que, a diferencia de los motores eléctricos convencionales, no necesita un mecanismo de transmisión si se combina con un convertidor de frecuencia, puesto que el par necesario se genera por medio de un campo magnético y actúa directamente sobre el eje de trituración. «En los mecanismos de transmisión siempre hay fricción —explica Baldus—. Durante el proceso de trituración, las impurezas del material causan impactos que deben ser amortiguados por los flancos de las ruedas dentadas o por las correas del accionamiento, entre otros componentes, lo que hace que se desgasten. A su vez, esto requiere intervalos de mantenimiento cortos y que el personal de servicio sustituya las piezas cada cierto tiempo».

En su búsqueda de un socio adecuado que construyera los motores para Vecoplan, los desarrolladores dieron con la empresa Oswald Elektromotoren GmbH, de Miltenberg. «Junto con el fabricante de convertidores KEB Automation KG, desarrollamos y ampliamos el concepto para todos los tamaños de accionamiento», cuenta Kessler. Así nació el HiTorc. Gracias a la combinación de un motor eléctrico síncrono y un convertidor de frecuencia, Vecoplan ofrece desde el 2005 una solución única en el mercado: un accionamiento eléctrico directo de funcionamiento lento para trituradoras.

La ausencia de elementos de accionamiento mecánicos, como correas, ruedas dentadas, volantes o acoplamientos, hace que las trituradoras sean mucho más resistentes. «La sola posibilidad de que la instalación se detenga de improviso a causa de un eje roto, un acoplamiento de sobrecarga quemado o un mecanismo de transmisión defectuoso hace que merezca la pena usar un accionamiento HiTorc —afirma Baldus—. Así logramos reducir significativamente tanto el mantenimiento como las averías».

Y no solo eso: suprimiendo esos componentes se consigue que el momento de inercia del rotor de acero macizo y el par del motor actúen juntos de manera eficaz. «Los sistemas de propulsión de accionamiento lento retrasan ese proceso», explica Baldus. «Rearrancar la trituradora después de haberla frenado no suele funcionar con los grupos motopropulsores convencionales cuando la máquina está llena —dice Kessler—. En ese caso, es necesario que un empleado vacíe primero la máquina a mano». En cambio, el HiTorc tiene un funcionamiento muy dinámico que mejora el comportamiento de arranque e inversión, dado que la ausencia de componentes mecánicos reduce notablemente los momentos de inercia de masa en todo el sistema de accionamiento. Al disponer de un par elevado, la máquina es capaz de arrancar sin problemas aunque esté cargada, aun cuando el área de trituración esté llena. Así, el operario puede poner en marcha la máquina en cualquier momento con solo pulsar un botón sin necesidad de vaciar la tolva.

El sistema de control completamente automatizado es capaz de detectar pronto las sobrecargas de la máquina durante el proceso de trituración mediante el análisis continuo de la velocidad de giro y de la corriente. En caso de haber impurezas en el material, el eje del rotor se detiene en cuestión de milisegundos, lo que evita daños en componentes importantes. Después de un breve movimiento en sentido contrario, el accionamiento de Vecoplan vuelve a girar en la dirección correcta en apenas unos segundos. «Con el HiTorc, la trituradora reacciona con una rapidez similar a la de un coche eléctrico —compara Kessler—. Se puede conseguir un par elevado directamente desde el estado de parada sin tener que alcanzar primero una determinad velocidad».

El HiTorc tiene un rendimiento mucho mayor que los mecanismos de transmisión; la simple ausencia de elementos mecánicos ya hace que aumente entre un 10 % y un 15 %. Esto, a su vez, hace que el motor síncrono sea muy eficiente, sobre todo en el régimen de carga parcial. Cuando está al ralentí, consume tan solo en torno a un 10 % de la energía que necesitaría un motor asíncrono equiparable con conmutación directa. Estas condiciones de servicio se dan sobre todo cuando se procesan materiales no homogéneos o el material se introduce de manera irregular. «El beneficio para el usuario es, en definitiva, un bajo consumo de energía. En comparación con otros accionamientos electromecánicos, se puede ahorrar hasta un 40 % de energía, y hasta un 60 % respecto a los accionamientos hidráulicos. Algunos clientes de Vecoplan han llegado a ahorrarse hasta 50 000 euros al año», declara Kessler.

Vecoplan ofrece accionamientos HiTorc con distintas potencias para cada aplicación. «Que la combinación de convertidor de frecuencia y motor de accionamiento directo sea perfecta depende de la potencia, el par motor y la velocidad de giro, que adecuamos a cada aplicación», explica Kessler. En el caso de los abridores de bolsas, por ejemplo, la máquina gira muy lentamente porque tiene que abrir sobre todo bolsas de basura, lo que exige un par motor relativamente elevado. En cambio, las trituradoras secundarias suelen girar más rápido; la VEZ 3200 TT, por ejemplo, lleva dos accionamientos síncronos con un par máximo de 110 000 newtons-metro. Además, se emplean dos convertidores de frecuencia para poner en marcha ambos accionamientos en el modo maestro-esclavo optimizado con regulación vectorial avanzada. El sistema de regulación integrado en el convertidor de frecuencia asegura que el par del eje del rotor sea siempre óptimo, en cualquier estado de servicio. La regulación en función de la velocidad de giro y del par motor minimiza los costes de funcionamiento porque el par solo está disponible cuando se necesita. Al mismo tiempo, la potencia se reduce cuando no se necesita para el proceso de trituración.

Otra de las ventajas del HiTorc respecto a los accionamientos de otros fabricantes es su tamaño compacto, que hace que ocupe menos espacio y simplifica el diseño de las máquinas. Y como no es necesario alinear el accionamiento, también resulta más fácil de instalar.

¿Para qué aplicaciones está pensado el HiTorc? Martin Baldus lo tiene claro: «Sin ninguna duda, para las duras condiciones del funcionamiento continuo en varios turnos. En ese terreno, el HiTorc es poco menos que el Tesla de los accionamientos», comenta satisfecho Baldus.

El accionamiento ha tenido una buena acogida en el mercado sin excepción. «El HiTorc es, con toda probabilidad, una de las características exclusivas más importantes de nuestras trituradoras —dice el ingeniero—. No son pocos los clientes que han llegado hasta nosotros gracias a la excelente reputación que este concepto de propulsión tiene en el mercado. Pero al final no solo les convencía el accionamiento, sino también nuestra solución integral para su caso particular». ¿Y cuánto dura este tipo de accionamiento? «Al cabo de cinco o diez años hay que reemplazar algunos rodamientos, pero por lo demás, dura eternamente», aclara Baldus, que hace poco estuvo hablando con un cliente que tiene tres trituradoras con un total de seis accionamientos HiTorc. «Ya tienen a sus espaldas 25 000 horas de servicio y funcionan sin problemas». En el caso de otro cliente, no fue necesario sustituir el HiTorc hasta alcanzar las 58 000 horas de servicio, y eso que las condiciones de funcionamiento eran exigentes. «El cliente solo tuvo que preocuparse de cumplir los intervalos de mantenimiento habituales; aparte de eso, no fue necesario revisar ni reparar el motor», dice Baldus.