El mayor fabricante de escaleras mecánicas de Alemania apuesta por la innovación

"Simplemente móvil"

Bajo este lema, Münchner Verkehrsgesellschaft mbH (MVG), una subsidiaria de Stadtwerke München GmbH (SWM), transporta a más de medio billón de personas a través de la metrópoli alemana cada año. En sus viajes, los pasajeros no solo usan trenes y autobuses, sino también alrededor de 770 escaleras mecánicas en estaciones de metro y tranvía. Esto convierte a SWM y MVG en el operador de escaleras mecánicas más grande de Alemania.

Un alto nivel de fiabilidad

Apoyado por su equipo, Mario Princip de MVG asegura que los sistemas funcionen las 24 horas del día y sin interrupción. "Un alto nivel de fiabilidad es extremadamente importante para nosotros y también es estratégicamente significativo", explica el experto técnico. "No se trata solo de abordar las necesidades de comodidad y conveniencia de los pasajeros, sino que también es un asunto operativo importante: sin escaleras mecánicas, los pasajeros no pueden entrar y salir de las estaciones a las velocidades requeridas".

Innovación interna

Con demandas exigentes en términos de seguridad y disponibilidad y muchos cientos de sistemas que cuidar, cualquier cambio técnico puede traer consigo costos o ahorros significativos. Como resultado, los expertos en escaleras mecánicas son meticulosos en su evaluación de las nuevas oportunidades de optimización. El resultado es un proceso continuo de modernización en un entorno altamente resistente a la estandarización. Después de todo, la vida útil de una escalera mecánica es de alrededor de 30 años. En cualquier momento, se utilizan múltiples generaciones y modelos de diferentes fabricantes en toda la red, mientras que las condiciones espaciales individuales son igualmente diversas. "En pocas palabras, cada sistema es único", afirma Daniel Mayer, responsable de la electrotecnología de las escaleras mecánicas.

MVG aborda este tremendo desafío aprovechando sus propios poderes de innovación. Un ejemplo actual es el sistema de control de escaleras mecánicas independiente del fabricante, que la compañía desarrolló por sí misma. Esto significa que puede ser mantenido por el personal interno y las fallas pueden rectificarse con mayor velocidad. Los costos de repuestos y conversiones también se mantienen al mínimo. "Tales innovaciones a menudo provienen de Munich y ya nos hemos hecho un nombre en esta industria", proclama Princip.

MVG ha estado utilizando convertidores desde antes del desarrollo del nuevo sistema de control. Los beneficios que ofrecen sobre las unidades convencionales se hacen evidentes rápidamente en el funcionamiento diario: la mayoría de las escaleras mecánicas solo funcionan cuando es necesario y se activan mediante una barrera de luz. El control del variador permite arranques y paradas variables, lo que no solo hace que las cosas sean más cómodas para los usuarios, sino que también protege los mecanismos.

Los responsables de MVG han estado buscando una solución adecuada para las escaleras mecánicas descendentes. Muchos sistemas funcionan con resistencias de frenado convencionales. El calor residual resultante tiene que ser disipado de manera segura pero elaborada, especialmente por razones de seguridad contra incendios. Los devanados del motor también pueden servir como "resistencias de frenado" y convertir la energía en calor, pero solo de forma limitada y no de forma continua. También sería posible complementar un convertidor con una unidad regenerativa adicional, pero esto no es factible en todos los casos debido al espacio limitado en los gabinetes de control de la escalera mecánica.

Finalmente, la solución se encontró en la forma de una tecnología que todavía rara vez se usa en aplicaciones de bajo voltaje: un convertidor matricial que combina el variador y la unidad regenerativa en un solo dispositivo. En la primavera de 2016, Mario Princip y sus colegas probaron la capacidad de los pocos modelos disponibles listos para el mercado utilizando su propio simulador.

Un requisito clave específico de la escalera mecánica era una función de reinicio rápido para garantizar un arranque sincronizado después de la desactivación automática. Además, todos los componentes eléctricos deben poder utilizarse durante todo el año a temperaturas exteriores. El recientemente desarrollado U1000 de Yaskawa fue uno de los componentes probados.

Convertidor matricial U1000

Introducido por primera vez en 2014, el convertidor matricial U1000 de Yaskawa es un variador directo regenerativo altamente eficiente para alimentar máquinas de inducción e imanes permanentes con o sin sensores de velocidad. Numerosos modelos están disponibles para cubrir un amplio rango de potencia de 2.2 a 500 kW. Gracias a su topología especial, el U1000 es capaz de regeneración directa y no requiere ningún condensador de bus de CC. No se necesita espacio para una unidad regenerativa adicional. Como todos los variadores Yaskawa de la serie 1000, el U1000 también está diseñado para diez años de operación continua y sin mantenimiento.

La energía regenerativa que se retroalimenta al sistema está disponible para otros consumidores en el edificio, como la iluminación, lo que significa que no tiene que extraerse de la red eléctrica. Sin embargo, este no fue el argumento principal que llevó a MVG a someter el convertidor matricial U1000 a pruebas rigurosas en condiciones reales como parte de una instalación piloto.

Argumentos específicos de la aplicación

De mayor importancia fue el hecho de que el U1000 hacía innecesarias las resistencias regenerativas, lo que simplificaba enormemente el enfriamiento o la ventilación del sistema, o eliminaba por completo la necesidad de hacerlo. Otra ventaja del sistema Yaskawa fue el mantenimiento de la calidad de la red durante la regeneración: las corrientes de línea durante el funcionamiento del U1000 son casi sinusoidales, tanto en modo motor como regenerativo, y los armónicos se reducen al mínimo. Por un lado, esto reduce las pérdidas en los componentes de la red, como transformadores o cables y líneas, lo que aumenta la eficiencia del sistema en su conjunto. Por otro lado, la interferencia potencial con otros componentes del sistema disminuye significativamente. Esto a su vez evita fallas y, posteriormente, los procedimientos complicados y los tiempos de inactividad inevitables asociados con la identificación de la causa.

El U1000 ya cuenta con un filtro EMC integrado, lo que elimina la necesidad de componentes externos que de otro modo serían necesarios, como reactores de CC o filtros LC. Sin embargo, el requisito de espacio sigue siendo hasta un 50% menor que con las soluciones integradas convencionales con entrada sinusoidal y regeneración. El convertidor matricial también cuenta con una entrada SIL3 STO incorporada, lo que permite cumplir fácilmente los altos requisitos de seguridad de la máquina y con componentes mínimos. Las tarjetas opcionales están disponibles para todos los buses de campo comunes. Esto hace que la conexión a EtherCAT, Powerlink, Profinet, Profibus, Ethernet IP y otros sistemas sea extremadamente sencilla.

Experiencia práctica inicial y perspectivas

Después de los resultados positivos en el simulador, MVG ha estado probando el U1000 desde la primavera de 2016, específicamente en una escalera mecánica en la estación de metro Fraunhoferstrasse. Esta ubicación fue finalmente elegida debido a las condiciones espaciales típicas en el gabinete de control, lo que significa que el espacio es muy limitado. Por lo tanto, el U1000 se montó en un conducto en la pared lateral del gabinete de control, de modo que el módulo de enfriamiento se encuentra en el exterior. El dispositivo está conectado al sistema de control MVG, lo que significa que el estado actual de la operación se puede monitorear en tiempo real. Además, hay datos de prueba fiables disponibles en todo momento.

Basado en los resultados empíricos iniciales, Mario Princip está muy contento con la solución: "¡Hemos abordado los problemas principales y el U1000 está funcionando como debería!" Como resultado, todas las escaleras mecánicas adecuadas se están equipando gradualmente con convertidores matriciales Yaskawa. Además, el modelo ahora se incluye en todas las nuevas licitaciones regulares.