Modernización de un sistema de grúa tándem para levantar cargas gigantescas durante los trabajos de inspección

El aumento de la capacidad de elevación y el funcionamiento en tándem en la central hidroeléctrica de Jochenstein para la elevación y el transporte de rotores completos aceleran la inspección y el mantenimiento de los generadores.

El CraneKit de STAHL CraneSystems se adjudicó el contrato para la modernización del sistema de grúas en la central hidroeléctrica de Jochenstein. Su socio, el fabricante de grúas e instalaciones Haslinger, se encargó de toda la planificación, la producción, el montaje y la puesta en marcha. Desde el punto de vista de la mecánica y la tecnología de control, las nuevas grúas son una solución absolutamente especial. Los rotores que pesan 220 toneladas ahora se pueden levantar sin desmontar los postes.

Alemania y Austria tienen mucho en común, y no solo en términos de idioma y cultura. Los países comparten la montaña más alta de Alemania, el Zugspitze, pero el pequeño Jochenstein también merece una mención por varias razones. Esta isla rocosa, de unos nueve metros de altura, se encuentra en el lado alemán, en el curso superior del Danubio. Hay muchas leyendas a su alrededor. Entre otras cosas, se dice que el diablo quería inundar la ciudad comercial austriaca de Engelhartszell a través de un muro en el Danubio y, por lo tanto, arrojó una gran piedra al río. Queda por ver si esta historia es realmente cierta. Sin embargo, el hecho es que aquí mismo se encuentra una central eléctrica de pasada, que debe su nombre a la isla rocosa de Jochenstein.

Las instalaciones técnicas de la central hidroeléctrica de Jochenstein se encuentran tanto en la Baja Baviera (ciudad comercial de Untergriesbach) como en la Alta Austria (Engelhartszell). Los peatones y ciclistas pueden cruzar el Danubio por la presa durante todo el año desde aproximadamente 1990. La construcción de la central eléctrica se planificó a principios de la década de 1950 bajo la dirección de Donaukraftwerk Jochenstein AG (DKJ). Las tres primeras unidades de máquinas se pusieron en servicio en 1955, seguidas poco después por otras dos unidades de máquinas. En 2013, las acciones del grupo eléctrico alemán E.ON. se vendieron a Verbund AG, Viena (Austria), que ha operado la planta desde entonces.

La central de Jochenstein tiene una altura de poco menos de 10 metros y, según cifras oficiales, tiene una capacidad media anual de 850 millones de kWh. Los elementos móviles de la presa se encuentran cerca del banco austriaco. La esclusa del barco y la aparamenta se encuentran en el lado bávaro. La central eléctrica con las turbinas se encuentra en el centro del río en la isla rocosa.

Inspecciones periódicas de las turbinas y generadores

Los cinco conjuntos de máquinas tienen turbinas Kaplan con diámetros de 7,4 metros, todas las cuales datan de la década de 1950. Estos trabajan junto con cinco generadores síncronos trifásicos. Aunque los rotores de los generadores no están expuestos directamente al agua del río, deben elevarse a ciertos intervalos para realizar trabajos de inspección y mantenimiento, por ejemplo, para comprobar los cojinetes, los devanados y otros componentes, corregir los desequilibrios y comprobar el aislamiento sometido a tensiones térmicas en busca de daños y envejecimiento. También se requieren trabajos de limpieza, ya que la suciedad y los residuos de aceite pueden acumularse entre el rotor y el estator, que deben eliminarse para lograr un rendimiento óptimo.

Anteriormente se disponía de un sistema de grúa con una capacidad de elevación de 75.000 kg para mover cargas, especialmente para levantar los rotores de los generadores y para transportarlos a lo largo del vertedero, por lo que se podían levantar 150.000 kg en funcionamiento en tándem. Sin embargo, como cada rotor individual pesa 220 toneladas, todos los postes del rotor tuvieron que ser desmontados cada vez para la excavación con el fin de reducir el peso. Esto llevó mucho tiempo y generó altos costos durante la revisión. Por lo tanto, Verbund AG buscó una solución para aumentar la capacidad de elevación del sistema de grúa de modo que todo el rotor pudiera elevarse y transportarse al almacén provisional sin desmontar los postes.

STAHL CraneSystems desempeñó un papel decisivo en el proceso de desarrollo del nuevo sistema y durante toda la duración del proyecto. Su socio, Haslinger Metallbau + Krantechnik en Alderbach, fue responsable de la planificación, la producción y el montaje completos y completó la puesta en marcha según lo previsto en otoño de 2024. El Grupo Haslinger ha sido durante mucho tiempo uno de los principales jugadores de la liga en tecnología de soldadura. La empresa ofrece soluciones de paquetes completos para la construcción de grúas de un solo proveedor, desde la planificación y la construcción del acero hasta el montaje. Como socio certificado, Haslinger puede aprovechar la experiencia del equipo de ingeniería de STAHL CraneSystems para todas las tareas y preguntas, así como para la programación de PLC.

Carril de la grúa sin cambios gracias al posicionamiento en función de la carga

El reto en la central eléctrica de Jochenstein era aumentar la capacidad de elevación a 120.000 kg por grúa manteniendo las mismas cargas por rueda. Además, había que respetar las dimensiones de aproximación especificadas por el antiguo sistema de grúas. Además, la envergadura de la vía de rodadura de la grúa cambia cuando se pasa de la sección de pista recta a la sección curva. Por esta razón, el carro final, que conecta la viga de la grúa con el tren de marcha, tiene un diseño con ruedas especiales.

En el centro del puente grúa, el carro tiene un rango de recorrido de 5470 mm. El rango se definió con precisión para que permita levantar el rotor. El tambor de cuerda con un diámetro de 800 mm ahora está hecho de chapa metálica en lugar del tubo redondo estándar de 610 mm. Las vigas transversales se utilizan para distribuir la carga de manera uniforme. Las cargas de las ruedas permanecen inalteradas limitando la carga máxima al centro del puente grúa. Para ello, se ha establecido un modo de funcionamiento especial, que solo permite que la grúa se desplace a 120.000 kg en esta zona central a través de un circuito de seguridad. Esto significaba que la antigua pista de la grúa podía utilizarse sin grandes modificaciones, aunque ahora la grúa puede transportar cargas significativamente mayores. En lugar de los clásicos finales de carrera, los codificadores de seguridad reconocen las posiciones de los polipastos. Estos también permitieron realizar la detección de sobrecarga dependiente de la posición, lo que permitió alcanzar el nivel de rendimiento PLd.

Los rotores que pesan 220 toneladas ahora se pueden levantar sin desmontar los postes. Esto ahorra una cantidad considerable de tiempo y reduce el costo de inspección y mantenimiento de los cinco juegos de máquinas. Después de la excavación, el rotor se transporta al lado opuesto del Danubio y se almacena allí durante la inspección. La longitud total de la pista de la grúa desde la central eléctrica hasta el banco austriaco es de unos 250 metros. El funcionamiento ocasional en exteriores requería que el sistema se especificara para un rango de temperatura ambiente de -10 °C a 40 °C.

Doble carga en funcionamiento en tándem

En el funcionamiento en tándem, se puede levantar el doble de la carga, es decir, ahora 240 toneladas, lo que es suficiente para los rotores, incluidos sus polos. El funcionamiento en tándem permite un manejo eficiente de los rotores y su transporte seguro fuera de la central eléctrica y sobre el vertedero. En el pasado, la operación en tándem requería dos operadores de grúa experimentados que tenían que trabajar en estrecha colaboración para navegar las cargas pesadas o voluminosas de manera segura y precisa. Hoy en día, los sistemas de radiocontrol se utilizan cada vez más para el funcionamiento en tándem para coordinar los movimientos de las grúas y los carros, por lo que se pueden seleccionar varios modos de funcionamiento. El mando a distancia por radio está integrado en el bus de datos de la grúa. Ambas grúas se comunican entre sí a través de una WLAN industrial, lo que permite el funcionamiento en tándem.

Las grúas tienen una unidad de elevación auxiliar con una capacidad de elevación de 16.000 kg, que se utiliza además de la unidad de elevación principal y se controla junto con ella en la operación de carro en tándem. El objetivo principal del polipasto auxiliar es mover cargas con precisión durante operaciones de elevación delicadas o trabajos de montaje en operación de doble carga. Permite un trabajo flexible, ahorra tiempo y aumenta la eficiencia de todo el sistema de grúa. Como polipasto de recuperación, también está homologado para el transporte de pasajeros. El polipasto auxiliar tiene dos sistemas de medición de carga: uno para cargas regulares y otro para el funcionamiento de la cesta de trabajo. Dependiendo del modo de funcionamiento, las señales se procesan en el sistema de control (PLC).

Solución mecánica y de programación especial

El polipasto está equipado con sensores de carga y velocidad, interruptores de límite y actuadores, todos los cuales (aparte del sensor de velocidad) están integrados en el bus de datos de la grúa. En lugar de un sistema de control cableado, se utiliza un sistema de control completo KSK-S programable. El sistema es ampliable modularmente y hay opciones para la automatización parcial. Se mejora la supervisión al mover la grúa o el implemento de manipulación de cargas. Los mensajes de error y los estados de funcionamiento se emiten a través de una interfaz de usuario especialmente programada (interfaz hombre-máquina) y se muestran gráficamente en la pantalla.

Conclusión

El nuevo sistema de grúas de la central hidroeléctrica de Jochenstein está en funcionamiento desde el otoño de 2024. La nueva grúa se utiliza ahora para muchos transportes pesados en la central hidroeléctrica de Jochenstein. Desde el punto de vista de la mecánica y la programación, se trata de una solución especial que se ha personalizado para Verbund AG. Una ventaja particular del STAHL CraneKit es su flexibilidad, que permite adaptarlo fácilmente a los requisitos específicos de la aplicación respectiva. La excavación de todo el rotor se completó con éxito por primera vez a finales de noviembre de 2024. Debido a los excelentes resultados, ya se han planificado otros proyectos con Verbund AG.

Autores

Heike Metzger es especialista sénior en habilitación de ventas en STAHL CraneSystems
en Künzelsau en cooperación con Karl Haslinger, Director General de Haslinger GmbH Metallbau en Uttigkofen.

Imágenes y pies de foto:

Sistema de grúa tándem en la central eléctrica de Jochenstein para grandes cargas.

El sistema de grúa transporta diversas cargas en interiores y exteriores.

Diseño especial: tambor de cable de 800 mm hecho de chapa metálica en lugar de tubo redondo estándar.

El polipasto auxiliar para el funcionamiento de carros tándem está homologado para el transporte de pasajeros.

Armario de control (derecha) en el panel de control para una cómoda selección de los modos de funcionamiento.

Potencia con cinco conjuntos de máquinas que han estado en funcionamiento desde la década de 1950.

Los generadores de la casa de máquinas tienen un diámetro de más de 7 metros.

Extracción del rotor del generador sin necesidad de retirar los polos individuales.

Transporte posterior del rotor al lado austriaco.

Almacenamiento temporal del rotor durante la inspección.