acería
de los electrodos, un arco eléctrico como fuente de potencia
para formar un plasma que transfiera calor suficiente, por conducción, convección y radiación, que logre la fundición de la
chatarra, el fierro esponja (DRI) y los demás materiales que se
adicionan en la refinación del baño líquido para lograr cierto
grado de acero.
El arco eléctrico es controlado mediante un sistema hidráulico
con una unidad de potencia y grandes cilindros que permiten el
movimiento vertical de los electrodos, aunque también existen
instalaciones con sistemas de malacates y cables de acero que
usan motores eléctricos como impulsores. En la Fig. 1 se muestra una estrategia típica para el control de la potencia donde se
muestra que el nivel de potencia operativa queda definido tanto por el tap seleccionado en el transformador como por el
setpoint de corriente (o de impedancia) que finalmente establecerá un valor de longitud del arco a través del sistema
de regulación de arco y del sistema de control de electrodos.
Durante una colada los parámetros eléctricos del arco eléctrico
varían drásticamente, debido a las condiciones de inestabilidad
del arco durante las etapas iniciales de profundización y fundición pero conforme aumenta la cantidad de carga fundida
las condiciones de estabilidad mejoran y es posible transferir
más potencia eléctrica. El ciclo completo de la colada incluye
las siguientes etapas: carga inicial de chatarra; profundización;
fundición, puede incluir una o más recargas de chatarra con sus
etapas de profundización y fundición; y las etapas finales de
refinación y de vaciado.
Nuestra experiencia mundial
en el corazón de su
proceso de aceración
Potencias activa y reactiva, factor de potencia (opcionalmente: estabilidad y cobertura de arco)
Tap de transformador
Referencia
de corriente
(Perfil de Potencia) o impedancia
(Transformador)
Sistema
de regulación
de arco
Referencia
de velocidad
Sistema
de control
de electrodos
Posición de
electrodos
Figura 1. Control de la potencia en un horno de arco eléctrico
Existen sistemas inteligentes que definen perfiles de potencia
y que consideran aspectos integrales de la colada como lo son
la utilización de energía química y las mezclas de chatarra y demás materiales que son cargados al horno, sin embargo estos
sistemas primordialmente buscan operar en la máxima potencia del sistema eléctrico con el fin de transferir la máxima potencia hacia los arcos eléctricos. En la definición de los puntos
óptimos operativos de potencia en los hornos de arco eléctrico
es de suma relevancia identificar el punto de operación donde
la potencia activa sea máxima en el arco eléctrico y que a su
vez implica la máxima transferencia de potencia térmica a la
carga, ese punto de potencia máxima no es fácil de calcular por
la no-linealidad del arco eléctrico y las condiciones dinámicas
de la colada. En la Fig. 2 se puede notar también que el punto
de máxima eficiencia ocurre para valores menores de corriente
respecto a los cuales se obtiene la máxima potencia en el arco
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Sistema
eléctrico
Controlador
de la
potencia