reactancia del sistema eléctrico del horno con un PCD reducido
y robustos sistemas de distribución de energía eléctrica; dieron
cabida al incremento de las fuerzas electromagnéticas en el secundario
del HAE, especialmente durante la etapa de fusión.
Las fuerzas electromagnéticas resultantes de esta combinación
de factores dan como resultado un incremento en los esfuerzos
mecánicos de la estructura del sistema secundario del horno.
El efecto de estas fuerzas, podría desembocar en la vibración
excesiva de las columnas de electrodos debido a la excitación de
la frecuencia natural del sistema secundario. Este tipo de oscilaciones
en las columnas produce grandes esfuerzos mecánicos en
los electrodos y generalmente rotura de electrodos.
El fenómeno de las vibraciones de electrodos ha sido estudiado
en múltiples ocasiones y por diversos investigadores. Por ejemplo,
en los años 70, se reportó este problema en el horno más
grande el mundo en ese tiempo. Después de variados intentos
para resolver un elevado número de rotura de electrodos que se
presentó al tiempo de “modernizar” el horno, la solución final
consistió en la sustitución de los electrodos en uso de 600 mm
de diámetro, por electrodos de 700 mm. Esta fue la primera
operación en el mundo en usar electrodos de 700 mm.
Posteriormente, en Ehle et al presentaron una solución ingeniosa
para la situación de rotura de electrodos por vibración excesiva
en un horno de 360 Tons., después de la implementación de
brazos conductores de corriente. Bowman y Maduel describieron
posteriormente otra solución para reducir la severidad de las
vibraciones del sistema secundario y sus efectos negativos en el
rendimiento de los electrodos en el HAE.
Fuerzas Magnéticas como Causantes de Vibraciones en el
Sistema Secundario
Los campos magnéticos creados por la constante variación de
las corrientes en el horno ejercen un efecto considerable en el
rendimiento mecánico del horno mismo. Estos campos, son los
responsables de la proyección de los arcos hacia las paredes del
horno, el movimiento errático de los cables del secundario, durante
las etapas de profundización y fusión así como de los problemas
de defección de arco reportados al inicio de la tecnología
de los hornos de corriente directa. Ocasionalmente, este fenómeno
de campos magnéticos presenta un verdadero reto para
los fabricantes y operadores de hornos de eléctricos. La nueva
tendencia de diseño de hornos, con corazas más altas, aumenta
la severidad de esta situación, dado que la las columnas largas
son más susceptibles de entrar en resonancia mecánica.
La fuerza magnética (fuerza de Lorentz) f, entre dos conductores,
por unidad de longitud, es proporcional al producto de sus
corrientes I, e inversamente proporcional a la distancia entre
ellos, d. La fuerza es positiva (de atracción) para corrientes con
la misma dirección, y negativa (de repulsión) en el caso de corrientes
que circulan en sentido opuesto.
m
=
π