Industria del Acero - Informe

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Para la elección en baja del transformador del horno, son decisivos los puntos de vista metalúrgicos y de la técnica de fusión. La tensión compuesta en un horno de 3 toneladas es de unos 170 (V) durante el proceso de fusión y asciende hasta unos 350 (V) para un horno de 60 toneladas y 500 (V) para uno de 150 toneladas. Puesto que para el afinamiento de la colada, sólo se necesita le energía precisa para compensar lea pérdidas de calor del horno y calentar las adiciones; la potencia que hay que suministrar al horno durante este tiempo desciende a la mitad y aún menos de la potencia necesaria para la fusión. También, la tensión del arco debe reducirse durante el afino, ya que una tensión elevada con su arco correspondiente largo tiene por consecuencia un desgaste demasiado fuerte del revestimiento del horno. Las diferentes tensiones del horno se obtienen mediante tomas en el devanado de alta tensión del transformador y por conmutación desde triángulo a estrella; con la intensidad de corriente constante en el lado secundario, la potencia disminuye en forma proporcional a la tensión de baja.

La bobina de reactancia necesaria para limitar las fluctuaciones de corriente, que tienen lugar con gran frecuencia durante el período de fusión, es tanto mas pequeña en relación con la potencia del transformador del horno cuanto mayor sea el horno. Debido a que, al aumentar el tamaño del horno, crece también proporcionalmente la reactancia natural de los conductores de corriente, de modo que en determinadas circunstancias, y dependiendo del valor de la potencia de cortocircuito de la red de alimentación de energía, puede llegar a suprimirse una reactancia adicional.

La bobina de reactancia se conecta en serie en el lado de alta tensión, y lleva un núcleo de hierro que en su construcción es muy parecido a un transformador sin arrollamiento secundario. Para un buen funcionamiento de la bobina de reactancia es necesario que la tensión de reactancia sea aproximadamente proporcional a la intensidad de corriente dentro de las fluctuaciones de corriente que se presentan. Por esta razón, el núcleo de hierro está provisto de entrehierros y está muy débilmente saturado. La bobina se deja fuera de servicio poniéndola en cortocircuito mediante un interruptor una vez que la carga del horno se ha estabilizado (en ese instante las variaciones de corriente disminuyen).

Por otro lado, los electrodos deben mantenerse durante el servicio a una distancia determinada de la carga, es decir, de la chatarra o del material fundido, a fin de corregir la potencia correcta del arco. Dicha distancia depende en primer lugar de la tensión e intensidad de la corriente del arco, pero también de la atmósfera y la ionización existente dentro del horno. Al irse fundiendo y desmoronarse el material, varía contantemente la distancia y con ello también la intensidad de corriente y la resistencia del arco. Para obtener un consumo de potencia del horno lo mas uniforme posible, deberán colocarse los electrodos a la distancia correcta en el mínimo tiempo posible, tan pronto haya variado la longitud del arco y sus valores eléctricos. Para esto se ha previsto una regulación de electrodos que actúa automáticamente.

Esta regulación de electrodos actúa a través de un sistema de valores teóricos (mecanismo de medida) y a través de amplificadores sobre el elemento de ajuste de la regulación de electrodos; este puede ser un engranaje o bien un motor hidráulico de ajuste.

Como magnitud de medida para la regulación se toma casi exclusivamente la impedancia del arco. En la medición se comparan la intensidad y tensión del arco. La intensidad de corriente se mide a través de transformadores de corriente, y la tensión entre los electrodos y el fondo del horno. Si uno de estos valores, o los dos a la vez, varían, significa esto una desviación del valor teórico, lo cual provoca un impulso de regulación variando la posición del electrodo.

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- Arco eléctrico:

C.1.- Arco ideal de corriente continua:

Un arco es una descarga eléctrica de gas. Este arco de descarga está caracterizado por una alta corriente y un bajo voltaje. Los portadores de carga son principalmente electrones emitidos desde el cátodo (emisión termal y emisión secundaria) o formados por el impacto producido por la ionización de átomos de gas. El arco circula desde un cátodo a un ánodo, caracterizado por una alta temperatura. En el cátodo se forma una fina zona (caída del cátodo) desde la cual los iones positivos son acelerados a niveles de energía que son lo suficientemente altos como para emitir electrones desde el cátodo (emisión secundaria).

Se forma, además, una fina zona en el ánodo (caída del ánodo) donde los electrones a alta velocidad chocan con el ánodo y lo calientan

Estas dos caídas de tensión dependen del material del ánodo y el cátodo y del gas por el cual circula el arco, pero son independientes de la distancia entre ánodo y cátodo.

El volumen de gas libre está formado por electrones e iones positivos de gas, que son formados por colisiones entre electrones y átomos de gas neutral. Esta mezcla, que es macroscópicamente neutra, se denomina plasma. La capacidad para portar corriente depende del número de portadores de carga libres. La temperatura del plasma es alta. La distribución de potencia en el arco sigue en principio la curva de potencial, lo que implica que la parte principal de la potencia es producida en el plasma. Esta es transferida a los alrededores por radiación y convención.

C.2.- Arco de corriente alterna:

La descripción anterior, que es válida para un arco de corriente continua, puede ser aplicada también a un arco de corriente alterna (50 Hz). El arco se enciende cuando la tensión ha alcanzado un valor lo suficientemente alto durante un medio ciclo. El cátodo, ánodo y plasma se forman de la manera descrita anteriormente. La tensión decrece hacia el final del medio ciclo, el arco se extingue y es encendido de nuevo en la otra dirección. Hacia el final del medio ciclo hay un descenso de la temperatura en el plasma, seguida por algo de deionización (recombinación). De cualquier forma, éste es un proceso continuo en que la parte principal de los portadores de carga permanece en el plasma.

El voltaje del arco depende de la longitud del arco y del grado de ionización del plasma; pero es casi independiente de la corriente en operación normal.

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