Generadores a bordo: para satisfacer la demanda de energía.

Los generadores a bordo proporcionan electricidad para las herramientas y equipos utilizados por los operarios que trabajan en altura, sin necesidad de un generador portátil independiente ni de cables que vayan desde el nivel del suelo.

Harrison Hydra-Gen es uno de los varios proveedores especializados que prestan servicios a los fabricantes de plataformas elevadoras móviles de personal (PEMP), con una trayectoria en aplicaciones de bomberos y rescate, petróleo y gas y otros equipos móviles que se remonta a 1969.

“Proporcionamos energía móvil a la obra. Esa es la clave”, afirma Jeff Brock, vicepresidente de desarrollo comercial de Harrison Hydra-Gen.

La participación de la empresa en el sector de acceso comenzó hace unos 15 años, cuando Genie se convirtió en su primer cliente de plataformas elevadoras, instalando un generador de 12 kW en una plataforma elevadora S-60. Posteriormente, Harrison Hydra-Gen amplió sus relaciones con fabricantes como Skyjack y MEC, entre otros.

Un generador hidráulico de 7,5 kW de Harrison Hydra-Gen.

Otros proveedores como Dynaset y Fabco Power también suministran generadores, mientras que los fabricantes de equipos originales (OEM) también tienen sus propias soluciones; sin embargo, la diferencia con Harrison Hydra-Gen es que se centra exclusivamente en equipos para plataformas elevadoras.

Dos enfoques establecidos

Tradicionalmente, los generadores a bordo han sido accionados hidráulicamente o por correa, aunque los sistemas de accionamiento eléctrico y los inversores también forman parte de la oferta de equipos actual.

Los sistemas hidráulicos utilizan la energía del circuito hidráulico de la máquina para accionar el generador, mientras que las versiones accionadas por correa obtienen la energía mecánica del motor mediante un sistema de correas. Ninguno de los dos requiere un motor independiente dedicado a la generación de electricidad.

Harrison Hydra-Gen ofrece ambas opciones, cuya elección depende en parte del espacio disponible y la potencia del motor. Para los fabricantes, la decisión también implica flexibilidad de instalación, eficiencia y la interacción entre la generación de energía y el funcionamiento de la pluma.

Gary Crook, vicepresidente de ingeniería de MEC Aerial Work Platforms, explica: “Un generador accionado por correa ofrece una ventaja en eficiencia porque la energía se transfiere mecánicamente desde el motor. Sin embargo, estas unidades suelen ser grandes y pesadas, y se montan directamente en el motor, donde el calor y la vibración generan problemas”.

Los sistemas hidráulicos ofrecen diversas ventajas. «Los generadores hidráulicos nos brindan mayor flexibilidad. Podemos instalarlos de forma remota, lejos del calor y las vibraciones del motor, en una ubicación que se adapte mejor al diseño general de la máquina», afirma Crook.

“Esto puede tener un efecto mínimo en la eficiencia, ya que convertimos la energía mecánica en energía hidráulica y luego la volvemos a convertir en energía mecánica para accionar el generador. Pero el generador solo necesita girar cuando se requiere energía eléctrica.”

Philip DeCorte, vicepresidente de ingeniería de Harrison Hydra-Gen, explica que el nivel de integración también puede variar entre fabricantes.

“Algunos clientes solo quieren un generador con motor y nos suministran el sistema hidráulico. Otros prefieren un sistema completo donde nosotros les proporcionamos el colector y todo lo necesario para accionar el generador.”

La instalación eléctrica también se puede personalizar, incluyendo el suministro y la ubicación de las cajas eléctricas.

“Queremos crear el generador adecuado para la aplicación adecuada”, afirma DeCorte.

Requisitos de energía

Las potencias de salida más comunes que mencionan los fabricantes son aproximadamente 3,5 kW, 7,5 kW y 12 kW, estando las unidades más pequeñas destinadas a herramientas eléctricas generales y los sistemas más grandes utilizados principalmente en aplicaciones de soldadura.

Los generadores más pequeños se utilizan para herramientas, iluminación y equipos de carga, mientras que las versiones de 7,5 kW y 12 kW se seleccionan según los requisitos de los equipos de soldadura. El corte por plasma es otra aplicación para sistemas de mayor tamaño.

Un generador a bordo de una plataforma elevadora de brazo articulado de MEC. (Imagen: MEC).

Según DeConte, los avances en la tecnología de soldadura son la razón del aumento en la potencia de los generadores. Los equipos de soldadura más modernos de marcas como Miller o Lincoln pueden proporcionar amperajes más altos, y los clientes solicitan cada vez más equipos de mayor capacidad.

MEC ha experimentado un cambio similar en las especificaciones de sus clientes.

“Durante mucho tiempo, 7,5 kW representaba el límite superior de lo que solicitaban los clientes. Si bien sigue siendo el tamaño de generador que más se especifica hoy en día, hace unos tres años empezamos a ver demanda de generadores de 12 kW para nuestras plataformas elevadoras más grandes”, dice Crook.

“Este progreso está estrechamente ligado a la demanda del mercado de montaje de estructuras de acero, como por ejemplo la construcción de centros de datos. Se utilizan brazos articulados más grandes en estructuras de acero de mayor tamaño, donde las uniones de acero más gruesas requieren varillas de soldadura más grandes y cordones de soldadura más gruesos. Estas aplicaciones necesitan mayor potencia en altura.”

MEC ofrece opciones de 3,5 kW, 7,5 kW y 12 kW, siendo la demanda más alta para sus generadores de 12 kW en el modelo 135-RJ, seguida del 85-J. Esta opción también está disponible en el modelo 66-RJ.

En el extremo más pequeño, Crook identifica las amoladoras, los discos de corte y los taladros percutores rotativos como aplicaciones típicas.

“La ventaja común a los tres tamaños es la movilidad. Los operarios pueden desplazarse por la obra y trabajar en altura sin estar conectados a una fuente de alimentación a nivel del suelo.”

Integración OEM

Genie ofrece soluciones de generación de energía a través de su sistema Lift Power, con diferentes configuraciones según la máquina y el mercado geográfico.

Nick Tupper, gerente de producto de Genie para brazos articulados, explica que sus opciones actuales de generadores hidráulicos son de 3 kW para los mercados globales, 7 kW para Australia y 12 kW para Norteamérica.

Estos sistemas cuentan con su propia bomba hidráulica dedicada, mientras que las plataformas elevadoras híbridas S-85 XC FE y eléctricas S-85 XC E de Genie utilizan generadores accionados por motores eléctricos específicos. Estas últimas máquinas también pueden proporcionar 3 kW de potencia de CA mediante un inversor de CC a CA.

El primer sistema generador de Genie era un dispositivo de 3 kW accionado por correa, alimentado por la polea del cigüeñal del motor.

El sistema Lift Power se ofrece como opción instalada de fábrica en determinados brazos articulados y telescópicos, incluidos los modelos Z-45 XC, Z-62, Z-80/60 y ZX-135/70, junto con una gama de modelos telescópicos S y SX.

“A medida que las obras se vuelven más grandes, más complejas y con una orientación más vertical, los operarios pasan cada vez más tiempo trabajando en altura”, afirma Tupper.

“La posibilidad de acceder a la energía en la plataforma ahorra tiempo, ya que los operarios no tienen que bajar constantemente al nivel del suelo para buscar una fuente de alimentación para las herramientas.”

El sistema hidráulico de Genie también cuenta con una bomba dedicada, lo que evita los retrasos en el arranque del generador cuando es necesario mover la pluma.

MEC ha abordado el mismo problema mediante un acuerdo operativo diferente.

“En algunos sistemas de accionamiento hidráulico, los operarios tienen que esperar a que el generador se apague antes de mover la pluma, y luego esperar a que vuelva a arrancar antes de reanudar el trabajo”, explica Crook.

“Eso puede suponer un retraso de aproximadamente cinco segundos en cada dirección, o diez segundos de espera cada vez que el operador realiza un pequeño ajuste de posicionamiento, lo cual puede resultar molesto.”

La solución de MEC permite movimientos simultáneos de la pluma a velocidad reducida mientras el generador está en funcionamiento.

“Para un montador de estructuras de acero que se desplaza de una junta de soldadura a otra, esto elimina las repetidas esperas asociadas con el apagado y reinicio del generador. Esas pequeñas interrupciones realmente se acumulan a lo largo de una jornada laboral.”

Mercados diferentes, especificaciones diferentes

Skyjack ofrece sistemas de generadores hidráulicos y de transmisión por correa con potencias que van desde 3,5 kW hasta 12 kW para sus plataformas elevadoras de tijera, telescópicas y articuladas de mayor tamaño, equipadas con motor para terrenos difíciles.

En Norteamérica, determinadas plataformas elevadoras de tijera y de pluma de Skyjack pueden especificarse con su paquete Welder Ready Package, que proporciona alimentación trifásica a la plataforma.

Según Skyjack, aproximadamente la mitad de sus grúas en Norteamérica están equipadas con la opción de generador más grande y el paquete Welder Ready Package, que es especialmente popular entre los montadores de estructuras de acero.

Equipo de soldadura de Skyjack. (Imagen: Skyjack).

Los generadores siguen siendo opciones disponibles bajo pedido de fábrica para sus plataformas elevadoras de tijera y de brazo con motor.

Brock identifica a Norteamérica como el principal mercado para generadores de mayor potencia, y estima que la instalación de generadores en grúas pórtico ha aumentado de alrededor del 50 % a aproximadamente el 80 % en los últimos 15 años.

“Parece que se está convirtiendo en la norma. Las empresas de alquiler solo parecen querer las plataformas elevadoras con generadores”, afirma.

Él relaciona esta demanda con las aplicaciones de soldadura en la construcción, incluidos centros de datos, puentes y proyectos de infraestructura.

Fuera de Norteamérica, Brock observa una mayor demanda de generadores más pequeños para alimentar herramientas y cargar equipos. Harrison Hydra-Gen suministra sistemas de 50 Hz y 60 Hz para diferentes mercados, y Brock también destaca el crecimiento en Asia.

MEC informa de una utilización especialmente alta de generadores en sus máquinas más grandes.

“En nuestras grúas de mayor tamaño, estimamos que aproximadamente el 90% se encargan con generador, en comparación con menos del 50% en las grúas más pequeñas”, afirma Crook.

Los generadores de MEC son opcionales y se pueden instalar posteriormente, aunque Crook recomienda la instalación en fábrica.

“Cuando aproximadamente nueve de cada diez clientes que eligen una de nuestras grúas de mayor tamaño también especifican un generador, nos queda claro lo fundamental que se ha vuelto la energía a bordo para el trabajo que realizan esas máquinas.”

Para Genie, la demanda en Norteamérica también refleja los requisitos relacionados con cables y equipos externos.

“En toda Norteamérica, las obras están implementando cada vez más requisitos para prevenir la caída de objetos y de plataformas, lo que está aumentando la demanda de soluciones de alimentación integradas, como Lift Power, que eliminan la necesidad de cables de alimentación externos”, afirma Tupper.

Requisitos de alquiler

Según MEC, para las empresas de alquiler, la potencia del generador y su efecto en el funcionamiento de la máquina suelen ser más importantes que el sistema de transmisión.

“Por lo general, las empresas de alquiler nos contactan con un requisito específico de potencia del generador. Solicitan una potencia nominal en kW determinada, pero normalmente no les preocupa si el generador funciona con un sistema hidráulico o mecánico”, explica Crook.

“Lo importante es que la máquina proporcione la potencia que sus clientes necesitan y les permita trabajar de forma eficiente.”

Genie también hace hincapié en la disponibilidad inmediata de energía.

“Aunque no todas las obras requieren plataformas elevadoras móviles de personal con suministro eléctrico integrado, cuando se necesita, las empresas de alquiler y los operadores esperan que los generadores produzcan energía con solo pulsar un interruptor”, afirma Tupper.

La alternativa eléctrica

La electrificación también está influyendo en la forma en que los fabricantes suministran energía en altura, ya que los motores eléctricos específicos y los inversores ofrecen alternativas a los sistemas convencionales impulsados por motores de combustión.

DeCorte explica que Harrison Hydra-Gen puede accionar generadores mediante motores eléctricos alimentados por baterías. La empresa también suministra sistemas para equipos híbridos, incluidos generadores para recargar baterías.

Para MEC, el desafío consiste en suministrar suficiente energía de CA de forma eficiente desde el sistema eléctrico de CC de una máquina eléctrica.

“En una máquina eléctrica, el objetivo es convertir la energía eléctrica de CC de la batería en energía de CA utilizable con las menores pérdidas de conversión posibles”, dice Crook.

“La tecnología de inversores de estado sólido ofrece una vía potencial, pero existen desafíos que superar, especialmente en los niveles de potencia más altos que se requieren para la soldadura.”

Él identifica la generación de calor, los ciclos de trabajo de los soldadores y el costo como consideraciones particulares.

En niveles de potencia más bajos, MEC también observa demanda en algunas regiones de inversores compactos que proporcionan aproximadamente 1 kW de potencia de CA monofásica para plataformas elevadoras móviles de personal (PEMP) alimentadas por batería en interiores, principalmente para la carga de baterías de herramientas inalámbricas.

Skyjack proporciona alimentación eléctrica a la plataforma en sus tijeras y brazos eléctricos a batería, lo que permite conectar una fuente de alimentación externa en la base de la máquina.

De cara al futuro, Crook prevé que la alimentación eléctrica a bordo adquirirá cada vez más importancia en las diferentes configuraciones de plataformas elevadoras móviles de personal (MEWP).

“Cada vez que un operario tiene que detener el trabajo, mover la máquina innecesariamente o volver al nivel del suelo para acceder a la energía, se produce una pérdida de productividad”, afirma.

“El objetivo general de MEC es reducir esas interrupciones en las plataformas elevadoras móviles de personal que ofrecemos, beneficiando tanto a los operarios que utilizan las máquinas como a las empresas de alquiler que las suministran.”