Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
Cuando empecé a trabajar como ingeniero eléctrico, me asombraba cómo pequeños cambios en los materiales podían suponer grandes mejoras en el funcionamiento de motores y transformadores. Una nueva idea que realmente me sorprendió fue el acero al silicio adhesivo. En este artículo, quiero compartir lo que he aprendido trabajando con él, leyendo sobre él y viendo lo que la industria está haciendo con este material especial y por qué es un gran negocio para la fabricación de núcleos magnéticos.
Según mi experiencia, el acero al silicio adhesivo no es más que finas láminas de acero eléctrico pegadas con un adhesivo especial, en lugar de estar unidas con elementos como soldaduras o remaches. Este método nos permite crear un núcleo sólido y único que tiene mejor rendimiento magnético y resistencia física. He descubierto que este método de autoencolado se ha creado específicamente para solucionar los problemas de los antiguos métodos de unión de núcleos, en los que métodos como la soldadura podían causar puntos débiles, dobleces o piezas que no funcionaban tan bien porque no estaban bien unidas. Gracias al pegamento, las empresas pueden fabricar núcleos más resistentes, más compactos y más eficientes desde el punto de vista energético.
De mis investigaciones y de trabajar con él yo mismo, las partes principales en el acero al silicio adhesivo son:
En mi trabajo práctico, el proceso de fabricación del acero al silicio adhesivo es muy exacto y se controla cuidadosamente. Suele empezar con:
Cuando empecé mi carrera, trabajaba sobre todo con pilas de chapas de acero soldadas o unidas con remaches. Esos métodos funcionaban, pero solían provocar pérdidas de energía en determinados puntos, tensiones residuales en el metal y problemas de ruido, sobre todo cuando funcionaban a altas velocidades o se calentaban y enfriaban una y otra vez. Cuando pasamos al encolado, las mejoras inmediatas que observé fueron que las cosas funcionaban más silenciosamente, el núcleo era más sólido y había menos diferencias de un lote a otro, todo ello sin necesidad de tornillos, remaches o soldaduras adicionales.
Una de las mayores ventajas que he visto en el acero al silicio adhesivo es lo mucho que ayuda a reducir el consumo de energía. En motores y transformadores, la pérdida de energía puede ser una parte importante del coste de funcionamiento a lo largo del tiempo. Al pegar las láminas de acero en lugar de soldarlas, el sellado hermético entre capas reduce las corrientes eléctricas no deseadas, lo que disminuye la pérdida total de energía. En mis propias pruebas con motores de ensayo, la diferencia era obvia: menos calor, más potencia y mayor eficiencia.
En varios proyectos, como motores de coches eléctricos y pequeños transformadores de alta velocidad, el cambio al acero al silicio adhesivo supuso un gran descenso del ruido mecánico y las sacudidas. Recuerdo una ocasión en la que, tras cambiar las pilas remachadas por las pegadas, el ruido que medimos bajó casi 5 dB. Esto supuso una gran diferencia a la hora de aprobar el producto final, sobre todo cuando el funcionamiento silencioso es fundamental. El proceso de pegado también eliminó la "respiración" que se produce cuando las piezas crecen y se encogen por el calor en diseños antiguos. Las pilas encoladas se mantenían firmes, fuertes y no se aflojaban.
Con las pilas encoladas, observé un descenso que podíamos medir en la temperatura del núcleo cuando trabajaba duro. El mejor contacto entre las chapas de acero ayudaba a evacuar el calor y, a diferencia de las piezas soldadas, el propio pegamento actuaba a la vez como camino para el calor y como protección eléctrica. En un proyecto, el núcleo del motor funcionaba entre 5 y 10 °C más frío. Esto significaba que podíamos obtener más potencia del mismo tamaño de motor o hacer que durara más, dependiendo de lo que intentáramos hacer.
El lugar más común donde he visto que el acero al silicio adhesivo funciona bien es en los núcleos de motores eléctricos de alta eficiencia, especialmente para coches eléctricos y robots. A medida que la industria avanza hacia la obtención de más potencia en un paquete más pequeño y la fabricación de motores más ligeros y silenciosos, los núcleos de estator y rotor pegados se convirtieron en una parte clave de la respuesta.
Los transformadores de alta eficiencia y las máquinas industriales son otro campo en el que he observado una tendencia al acero al silicio adhesivo. En ambos casos, los objetivos principales eran reducir la pérdida de energía durante el uso, reducir el ruido (sobre todo en máquinas utilizadas en ciudades y hogares) y hacer posibles diseños más pequeños. Desde pequeños electrodomésticos hasta máquinas industriales de gran potencia, el uso de láminas de acero pegadas me permitía exigir piezas más exactas y estar seguro de que se mantendrían fuertes durante mucho tiempo, incluso en condiciones duras.
Cuando empecé a aprender, tenía problemas para preparar las planchas de acero: unas pequeñas asperezas o una mala alineación podían perjudicar seriamente el funcionamiento del núcleo encolado. Gastar dinero en mejores herramientas para alisar los bordes y cortar el metal valió la pena porque las pilas finales de chapas encajaban perfectamente, lo que las empaquetaba firmemente y eliminaba los huecos que causan problemas. A su vez, la aplicación del pegamento requería un control minucioso. Demasiado pegamento podía salirse y estorbar a otras piezas; demasiado poco, y la pila no sería lo bastante fuerte. Las encoladoras automáticas y los controles de calidad durante el proceso adquirieron gran importancia en la planta en la que trabajé.
Utilizando normas mundiales, como las de ASTM o IEC, siempre exigía una resistencia y un nivel de protección eléctrica mínimos para los núcleos encolados. Probar la pérdida de energía de los núcleos sin dañarlos y comprobarlos una vez endurecido el pegamento se convirtió en una parte normal de nuestro trabajo. Asegurarnos de que el pegamento que elegíamos cumplía la clase de seguridad eléctrica adecuada y podía soportar todo el rango de temperaturas de trabajo era muy importante en cada proyecto.
Observando el rápido crecimiento del uso del acero al silicio adhesivo en los últimos años, especialmente en industrias que avanzan hacia la energía eléctrica -como coches eléctricos, turbinas eólicas y trenes de alta velocidad-, me di cuenta de una tendencia en todo el mundo: las empresas querían una mayor eficiencia, un rendimiento más silencioso y piezas más pequeñas. Aunque el acero al silicio adhesivo no es nuevo, cada vez es más importante. Las grandes empresas siguen gastando dinero en mejores colas y máquinas automáticas más exactas, tratando de conseguir núcleos aún más apretados, menos pérdida de energía y mayor fiabilidad. En cuanto a los materiales, la necesidad de acero al silicio no orientado y de grano orientado de alta calidad sigue creciendo a medida que los ingenieros superan los límites de lo que pueden hacer con diseños magnéticos.
Echando la vista atrás, lo que más llama la atención del acero al silicio adhesivo es cómo un cambio de material bastante sencillo -utilizar el pegamento adecuado de la forma adecuada- puede dar lugar a muchas ventajas de ingeniería. He podido comprobar por mí mismo que, si nos centramos en preparar las chapas de acero a la perfección, controlar la aplicación del pegamento y realizar estrictos controles de calidad, los núcleos finales ofrecen una gran eficiencia, resistencia y un funcionamiento silencioso. A cualquiera que trabaje con motores eléctricos, transformadores u otros campos relacionados con la energía, le sugiero que estudie detenidamente la tecnología del acero al silicio adhesivo. Mi experiencia me ha demostrado que no sólo es un paso adelante en cuanto a rendimiento y larga vida útil, sino que también es una de las formas más rentables de satisfacer las necesidades actuales de eficiencia energética y bajo nivel de ruido, a la vez que se hacen posibles nuevos e interesantes diseños.
Este artículo se basa en mis propias experiencias y en lo que he visto en el creciente campo del acero al silicio adhesivo. Para más lecturas, normas del sector y las últimas novedades técnicas, busque fuentes y artículos de ingeniería de confianza. Aunque este artículo no sustituye a las guías de diseño oficiales ni a los manuales de calidad, espero que constituya un buen punto de partida para quienes se interesen por esta interesante área de la ingeniería eléctrica.
Para agilizar su proyecto, puede etiquetar las pilas de laminación con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidady mucho más.
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