¿Cómo está diseñado el sistema eléctrico del Polipasto de Construcción para evitar sobrecargas y cortocircuitos?

1. Dispositivos de protección contra sobrecargas

La protección contra sobrecargas es una característica fundamental para garantizar que el polipasto funcione dentro de su capacidad nominal, evitando posibles daños a los componentes eléctricos y garantizando la seguridad de los trabajadores. Los dispositivos de protección contra sobrecargas están integrados en los sistemas mecánicos y eléctricos del polipasto, con sensores y relés específicos diseñados para detectar y responder a las tensiones relacionadas con la carga.

Sensores de sobrecarga y celdas de carga: un sensor de carga (o celda de carga) suele ser un dispositivo extensímetro que mide el peso de la carga que se levanta. Funciona convirtiendo la tensión mecánica causada por la carga en una señal eléctrica que puede ser interpretada por el sistema de control del polipasto. Estos sensores de carga proporcionan datos en tiempo real sobre el peso de la carga. Si la carga excede un umbral preprogramado (por ejemplo, la capacidad nominal del polipasto), el sistema activa automáticamente una alarma o detiene el movimiento del polipasto. Esto evita una mayor tensión en el motor, la caja de cambios y la estructura del polipasto, asegurando que el polipasto no se levante más allá de su carga de trabajo segura (SWL), lo que podría causar daños catastróficos al polipasto y aumentar el riesgo de accidentes.

Relés de sobrecarga electrónicos: estos relés están diseñados para detectar un consumo de corriente anormal por parte del motor del polipasto. Las condiciones de sobrecarga a menudo se caracterizan por un consumo excesivo de corriente, que puede ocurrir cuando el polipasto intenta levantar una carga más pesada que su capacidad nominal. El relé de sobrecarga detecta cuando la corriente excede un cierto umbral, lo que indica que el motor está bajo tensión. Al detectar una sobrecarga, el relé se dispara, interrumpiendo el circuito eléctrico e impidiendo que el motor continúe funcionando en condiciones inseguras. Esto es particularmente crucial porque las condiciones de sobrecarga sostenida pueden provocar que el motor se queme, se sobrecaliente o incluso exista riesgo de incendio.

Funciones de limitación de sobrecarga: en algunos sistemas de polipasto avanzados, la protección contra sobrecarga se extiende para limitar la velocidad operativa cuando se detecta una condición de sobrecarga. El polipasto puede desacelerar o reducir automáticamente la velocidad de elevación para evitar daños al mecanismo o motor de elevación. Estos sistemas generalmente se integran con el variador de frecuencia (VFD) del polipasto, lo que permite ajustes suaves de los parámetros operativos según las condiciones de carga. Esta reducción gradual de la velocidad garantiza una operación más segura y ofrece tiempo al operador para corregir la situación, evitando una mayor tensión en el polipasto.

2. Protección contra cortocircuitos

Los cortocircuitos se encuentran entre las fallas más peligrosas que pueden ocurrir en cualquier sistema eléctrico y los polipastos no son una excepción. Un cortocircuito ocurre cuando hay un camino involuntario de baja resistencia, lo que provoca un aumento repentino de corriente eléctrica. Esto puede provocar incendios, daños al equipo e incluso lesiones. Para mitigar el riesgo de cortocircuitos, los polipastos de construcción están diseñados con varias capas de protección.

Disyuntores: Un disyuntor es un interruptor eléctrico automático que está diseñado para dispararse cuando la corriente en el circuito excede un límite preestablecido. Esta rápida respuesta evita que el cableado, el motor y los componentes de control del polipasto se dañen por una corriente excesiva. Los disyuntores son esenciales para proteger contra sobrecargas y cortocircuitos. En caso de cortocircuito, el disyuntor corta el suministro de corriente, aislando el circuito defectuoso y evitando mayores daños eléctricos. Los disyuntores suelen estar clasificados para disparo instantáneo y retardado para adaptarse a diferentes condiciones de falla, lo que garantiza que el polipasto permanezca operativo en condiciones normales pero pueda protegerse a sí mismo en caso de una falla.

Fusibles: Los fusibles brindan un nivel adicional de protección, aunque a diferencia de los disyuntores, deben reemplazarse una vez quemados. Los fusibles contienen un alambre o filamento de metal que se funde cuando la corriente excede un límite seguro. Esto desconecta efectivamente el circuito defectuoso de la fuente de alimentación, evitando mayores daños al sistema. Los fusibles se utilizan a menudo en componentes críticos del sistema eléctrico, como el motor o el tablero de control, y están diseñados para desconectar la energía rápidamente durante un evento de sobrecorriente o cortocircuito. Su principal ventaja es que son simples, confiables y rentables.

Dispositivos de corriente residual (RCD): los dispositivos de corriente residual (RCD) son otra característica de seguridad importante. Estos dispositivos monitorean el flujo de corriente a través de los conductores vivos y neutros del polipasto. Si hay algún desequilibrio, como corriente que fluye a través de tierra (lo que indica una fuga o un cortocircuito), el RCD se disparará y desconectará la fuente de alimentación. Esto proporciona una protección adicional contra fallas que pueden no ser detectadas por disyuntores o fusibles convencionales, particularmente en casos de aislamiento defectuoso o cableado dañado. Los RCD son fundamentales en entornos con altos niveles de humedad, como sitios de construcción, donde el riesgo de descarga eléctrica es elevado.

3. Protección contra sobretensiones

Las sobretensiones eléctricas pueden deberse a diversos factores, como rayos, conmutación de circuitos eléctricos o fluctuaciones de la red eléctrica. Estas sobretensiones pueden causar daños importantes a los componentes eléctricos del polipasto, especialmente a los microprocesadores, paneles de control y controladores de motor sensibles. Para protegerse contra estos riesgos, los polipastos de construcción están equipados con sistemas de protección contra sobretensiones.

Protectores contra sobretensiones (pararrayos): Los pararrayos se instalan en las líneas de suministro eléctrico para proteger los componentes eléctricos sensibles de picos repentinos de voltaje. Funcionan redirigiendo el exceso de energía de la sobretensión al suelo, neutralizando efectivamente la amenaza de que un pico de alto voltaje llegue a los sistemas de control o motores del polipasto. Los supresores de sobretensiones suelen tener un umbral de alto voltaje en el que se activan y están diseñados para manejar grandes cantidades de energía, como la de un rayo o una sobretensión de equipos cercanos.

Supresores de voltaje transitorio (TVS): los diodos TVS se utilizan para bloquear picos de voltaje transitorios, absorbiendo las sobretensiones de alto voltaje antes de que puedan dañar el equipo. Estos supresores son particularmente efectivos para proteger componentes electrónicos sensibles, como el controlador lógico programable (PLC), sensores y variadores de frecuencia (VFD). Están diseñados para responder instantáneamente, limitando la sobretensión a un nivel seguro. Los dispositivos TVS se utilizan a menudo junto con supresores de sobretensiones para proporcionar un nivel integral de protección en todo el sistema eléctrico del polipasto.

4. Limitación de corriente y protección del motor

El motor es uno de los componentes más críticos de polipasto de construcción . Proteger el motor de condiciones de sobrecorriente y garantizar que funcione dentro de parámetros seguros es esencial para prevenir daños y mantener el rendimiento a largo plazo.

Arrancadores suaves: Los arrancadores suaves son dispositivos que se utilizan para controlar la corriente de arranque del motor, reduciendo la corriente de entrada típicamente asociada con el arranque del motor. Esto es especialmente importante para motores con altas potencias nominales, ya que una corriente de entrada excesiva puede provocar tensión eléctrica y daños a los devanados del motor y a los componentes asociados. Un arrancador suave aumenta gradualmente el voltaje del motor, lo que garantiza un arranque suave y reduce significativamente la tensión mecánica en el sistema de accionamiento del polipasto. Los arrancadores suaves también ayudan a reducir las sobretensiones en la red eléctrica, contribuyendo a la eficiencia energética general del sistema.

Relés de protección del motor: estos relés monitorean continuamente los parámetros eléctricos del motor, incluido el consumo de corriente, el voltaje y la temperatura. En caso de lecturas anormales, como consumo excesivo de corriente, sobrecalentamiento o fluctuaciones de voltaje, el relé de protección del motor desconectará el motor de la fuente de alimentación. Esto evita que el motor funcione en condiciones inseguras que podrían provocar fallas. Los relés avanzados de protección del motor también incorporan protección contra sobrecarga térmica, que considera tanto la carga como las condiciones de funcionamiento a lo largo del tiempo, evitando el sobrecalentamiento durante un funcionamiento prolongado.

Protección contra sobretensión y subtensión: la protección contra sobretensión evita daños al motor cuando el voltaje de suministro excede los niveles seguros, mientras que la protección contra subtensión garantiza que el motor no funcione por debajo de un cierto nivel de voltaje, lo que podría provocar un par insuficiente o un funcionamiento ineficiente. Ambas protecciones son fundamentales porque operar fuera de los límites de voltaje especificados puede provocar fallas en el motor, reducción del rendimiento y mayor desgaste de los componentes eléctricos. Estos mecanismos de protección se implementan a través de relés de voltaje que cortan el motor si el voltaje de suministro cae fuera del rango aceptable, lo que ayuda a preservar la vida útil del motor.

5. Puesta a Tierra y Puesta a Tierra

Una conexión a tierra y una conexión a tierra adecuadas del sistema eléctrico son vitales para la seguridad. Garantizan que las fallas eléctricas, como cortocircuitos o corrientes de fuga, se redirijan de manera segura a tierra, evitando riesgos de descarga eléctrica para los operadores y evitando riesgos de incendio debido a fallas eléctricas.

Protección contra fallas a tierra: La protección contra fallas a tierra está diseñada para detectar cuando la corriente fluye a través de un camino no deseado hacia tierra, como cuando un cable eléctrico toca una superficie conductora o cuando falla el aislamiento. Los sistemas de protección contra fallas a tierra utilizan relés de fuga a tierra (ELR) o disyuntores de corriente residual (RCCB) para detectar dichas fallas y desconectar inmediatamente la fuente de alimentación. Al proporcionar un camino a tierra, estos sistemas garantizan que las corrientes de falla no se acumulen en las partes vivas del polipasto, evitando así descargas eléctricas a los trabajadores.

Conexión a tierra del equipo: todas las partes metálicas del polipasto, como el marco, el chasis y cualquier componente conductor accesible, están conectadas a tierra. Esto garantiza que si alguna parte del sistema eléctrico del polipasto se activa debido a una falla, la corriente eléctrica fluirá de manera segura hacia el suelo en lugar de a través de un operador o equipo. Una conexión a tierra adecuada es fundamental para garantizar que los trabajadores que operan el polipasto no entren en contacto con energía eléctrica potencialmente peligrosa.