Los cables enfriados por agua de los hornos de arco eléctrico
Los cables enfriados1 por agua de los hornos de arco eléctrico
Los cables enfriados por agua de los hornos de arco eléctrico se utilizan para transferir la potencia eléctrica de la fuente de alimentación del horno a los electrodos del horno. Esta potencia se transmite a través de los conductores del interior del cable (cuerdas2) y la temperatura muy elevada creado como resultado del paso del corriente eléctrico se disipa por el flujo de agua transmitido dentro del canal del cable. Al contrario que los hornos de inducción, que tienen numerosos fabricantes en el mundo, debido a los limitados recursos de diseño y producción de los hornos de arco eléctrico, los cables enfriados por agua utilizados no incluyen una amplia gama de diseños. La imagen siguiente muestra las distintas partes de un cable enfriado por agua utilizado en un horno de inducción:
Terminal3
Los terminales utilizados en los cables enfriados por agua de los hornos de arco eléctrico se producen con dos métodos:
- En el primer método, similar a la producción de los cables utilizados para los hornos de inducción, mediante mecanizado de secciones transversales de cobre sólido de forma integral, que normalmente este método se usa en la producción de los cables enfriados por agua más pequeños (hasta 4 pulgadas de diámetro).
- O generalmente, se utiliza el método de fundición previo del cobre en un molde adecuado y luego se realiza operaciones de forja y por último, mecanizado de la pieza preparada.
No se recomienda en absoluto el uso de métodos de soldadura y métodos similares para fabricar terminales de hornos de arco eléctrico.
Cabe mencionar que el cobre utilizado en la producción de terminales es de tipo ETP4 bajo el estándar ASTM-C11000.
En el diseño de los terminales utilizados en los cables enfriados por agua de los hornos de arco eléctrico5 es muy importante prestar atención a la densidad de la corriente eléctrica que pasa a través de ellos. Este valor para el rendimiento deseable del cable es igual a 0.7 amperios/mm2 en la superficie de contacto de terminal .
Además, generalmente estos cables se fabrican con un extremo fijo y otro móvil, de modo que si las dos superficies conectadas al cable no sean paralelas y los dos extremos del cable no esten en la misma línea, no se aplique mucha presión sobre ellos a la hora de conectar los terminales a las embarradas
La construcción de terminales móviles para cables enfriados por agua utilizados en hornos de arco eléctrico tiene especial importancia y sensibilidad debido a sello y la calidad de las conexiones móviles.
Tornillos de conexión de terminales
Se recomienda que los tornillos de conexión de terminal a la fuente de alimentación y las conexiones de los electrodos del horno sean preferiblemente de acero inoxidable de grado 304 (A2) y se cierren en forma untado con grasa (preferiblemente grasa conductiva). Además, el punto importante en este sentido es que los tornillos y las conexiones relacionadas tienen que ser cerradas por llave dinamométrica con mismo par. Dado que los principales tamaños utilizados en este caso son los tamaños 16, 20 y 22, la siguiente tabla muestra el par estándar para cerrar estos tres tamaños tanto en estado seco como en estado untado con grasa:
Tamaño de tornillo | Par de apriete6 de tornillo (N.m) | |
En estado seco | En estado untado con grasa | |
M16 | 180 | 135 |
M20 | 352 | 264 |
M22 | 480 | 360 |
El sistema de conexión de terminales a cuerdas interiores
La Empresa Araz Trans utiliza la tecnología de prensa pesada para conectar los terminales utilizados en los cables enfriados por agua de los hornos de arco eléctrico a las cuerdas. Este método, rellena por completo todos los huecos entre el terminal y los cables interiores y lo hace completamente en una sola pieza. El uso del método de soldadura blanda y otros tipos de soldadura de terminal a los cables no es recomendado por esta empresa de ninguna manera debido a las altas corrientes que pasan a través del cable.
Cuerdas interiores de cable
Para más información sobre las cuerdas utilizadas en la construcción de cables enfriados por agua, véase la sección de cuerda (cable bobinado sin revestimiento) de cobre.
Manguera
Para más información sobre las mangueras utilizadas en la construcción de cables enfriados por agua, véase la sección de mangueras libres de carbono (manguera de agua y electricidad).
Los casos de protección de cable
A diferencia de los cables utilizados en los hornos de inducción, que como protección especial requieren en caso necesario solamente amarrar banda ignifuga alrededor de la manguera (si sea necesario), los cables enfriados por agua de los hornos de arco eléctrico necesitan más protecciones para aumentar la coeficiente de fiabilidad del funcionamiento. Los casos de protección para esta categoría de cables enfriados por agua incluyen las tres siguientes:
- Protección de mangueras y cables contra quemaduras – Para proteger las mangueras de los cables enfriados por agua de los hornos de arco eléctrico contra pulverización de partículas de la fusión cuando los electrodos entran y salen del crisol, no es suficiente solamente utilizar un simple mecanismo de amarrar cinta ignífuga alrededor de la manguera, similar al de los hornos de inducción, Por lo tanto, la Empresa Araz Trans utiliza revestimiento especial de manta ignífuga de grado exclusivo de protección para proteger el cable contra este fenómeno. Este revestimiento de manguera, que consiste en una combinación de fibras de vidrio tejidas y resina de silicona especial, tiene la capacidad de soportar un calor continuo de hasta 260 grados Centígrados y un calor aplicado temporalmente hasta 1700 grados Centígrados. Además de las propiedades térmicas y físicas muy adecuadas, una de las características destacadas de este revestimiento de protección es su capacidad de instalación y sustitución muy sencilla, sin necesidad de separar el cable del horno. La apertura y cierre de este revestimiento se realiza mediante un mecanismo adhesivo de anclaje y anillo.
- Protección de cable contra fisuras e impulsiones entradas –
Como los cables enfriados por agua de los hornos de arco eléctrico tienen mucha movilidad debido al movimiento continuo de los electrodos, se utilizan unos parachoques7 especiales para protegerlos contra fisuras e impulsaciones que se producen al chocar entre sí y con las estructuras que los rodean. Los parachoques utilizados generalmente son de caucho y se usan tanto de forma fija como móvil. Los parachoques fijos, que se instalan en un lugar determinado de la superficie superior de la manguera del cable, se fijan por abrazaderas de acero. Pero los parachoques móviles, también llamados parachoques libres, se colocan libremente alrededor de la manguera del cable y su ubicación puede moverse manualmente. Sin embargo, cabe mencionar, que si se utilizan parachoques móviles, éstos pueden moverse automáticamente debido a los movimientos y vibraciones entradas al cable.
- Protección de cable contra flexión – Una de las cuestiones más importantes en relación con el uso de cables enfriados por agua en los hornos de arco eléctrico es la tracción y el grado de flexión del cable debido a sus continuos movimientos. Más precisamente, ya que uno de los terminales del cable está permanentemente conectado a la fuente de alimentación y el otro terminal está instalado en las conexiones de electrodo del horno y con el movimiento de esa parte también se desplaza el terminal, naturalmente se causará tracción y flexión a lo largo de la longitud del cable, especialmente cerca de los terminales. Este asunto puede provocar la presión y tracción de cuerdas interiores, especialmente en los puntos de conexión con los terminales y en algunos casos provocará la rotura de algunas cuerdas. De acuerdo con los estándares de funcionamiento de los cables enfriados por agua, relativamente, el radio de flexión de la parte móvil del cable es casi 5 veces más del diámetro del terminal y la longitud de la parte fija del cable en el lado de los terminales es casi 6 veces más del diámetro del terminal.
Resistencia eléctrica8 del cable
La resistencia eléctrica de los cables enfriados por agua está directamente relacionada con la pérdida de potencia en el cable. En particular, este problema es más importante en los cables enfriados por agua utilizados en hornos de arco eléctrico debido a la transmisión de corrientes muy elevadas. Por otra parte, con el funcionamiento del cable enfriado por agua, con el paso del tiempo, los alambres existentes en las cuerdas del cable se desgastan gradualmente y pueden romperse debido a la corrosión química y a los choques físicos entrantes. Y al continuar este proceso y sobrepasar un límite, el cable no podrá utilizarse.
Uno de los criterios adecuados para determinar el grado de desgaste del cable es la medición continua de la resistencia eléctrica del cable en determinados periodos de tiempo, Porque en caso del desgaste y la roptura de algunos alambres del cable, la sección transversal del cable se disminuirá y su resistencia eléctrica aumentará. El límite estándar aceptable para la resistencia eléctrica del cable enfriado por agua usado es casi 1.5 veces más de su resistencia medida antes del uso. Por lo tanto, para comparar los valores medidos de resistencia eléctrica del cable a lo largo del tiempo con un valor de base, el valor de resistencia eléctrica del cable debe determinarse antes de su primer uso. Hay que mencionar que, como la resistencia eléctrica de los cables enfriados por agua utilizados en los hornos de arco eléctrico son en la escala de microohmio, para medirla hay que utilizar un microohmímetro9.
Las siguientes relaciones muestran la manera de calcular la resistencia eléctrica de un cable nuevo (antes del primer uso) y la cantidad de pérdida del cable:
El agua que fluye hacia el cable entra en él desde los terminales instalados en el terminal de la parte fija y sigue fluyendo por dos caminos paralelos hasta llegar al terminal de la parte móvil. Uno de estos caminos es la parte central a lo largo del eje del terminal y el otro es el espacio limitado por la superficie interior de la manguera del cable.
La técnica de crear un canal de agua se utiliza para transmisión del agua en el camino del central de cable. De hecho, el canal de agua es un canal de transmisión de agua que se ha extendido a lo largo de todo el eje del cable y evita que las cuerdas interiores se enreden e interrumpan la transmisión del flujo de agua. A diferencia de los tipos utilizados en los hornos de inducción, los canales de agua utilizados en los cables enfriados por agua de los hornos de arco eléctrico no incluyen un simple resorte. Los canales de agua de esta categoría de cables son de dos formas:
O es un perfil de plástico extrudido hecho de materiales de caucho en forma de estrella, y con posicionar las cuerdas en las superficies adyacentes de la estrella, les impide inferir entre sí.
O es en forma de manguera o plástico extrudido de caucho y en forma de tubo, que se conecta y se fija al terminal de cobre mediante un clip de latón
Además del canal central del terminal utilizado en los cables enfriados por agua de los hornos de arco eléctrico, incluye orificios laterales para la transmisión del agua con el fin de enfriar la superficie exterior de las cuerdas.
Abrazaderas de conexión
Para más información sobre las abrazaderas de conexión utilizadas en la fabricación de cables enfriados por agua, véase la sección de abrazaderas de conexión de cables enfriados por agua y herramientas para la instalación de las abrazaderas.
6- Tightening Torque
7- Bumpers
8- Electric Resistance
9- Micro Ohm Meter
1- Water Cooled Cable (W.C.C)
2- Strands
3- Terminal
4- Electric Tough Pitch Copper
5- Electric Current Density
