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.
Recubrimientos autoadhesivos de tipo Backlack sobre laminados para transformadores le proporcionan núcleos más resistentes, silenciosos y estables, pero a cambio reducen la flexibilidad de reparación y aumentan la disciplina del proceso y el coste de los materiales. Esa compensación no es teórica, sino que se refleja en sus cifras de pérdidas, pruebas de ruido, plan de inversiones y, en última instancia, en lo dolorosa que será su próxima reparación importante.
El acero no cambia. Las rutas de flujo no descubren de repente nuevas propiedades físicas. Lo que cambia es cómo se comunica cada laminación con la siguiente.
En lugar de depender únicamente de un fino aislamiento inorgánico más abrazaderas, geometría escalonada, soldaduras o enclavamientos, Backlack añade un barniz de unión orgánico que actúa tanto como aislante como adhesivo. Bajo calor y presión, el recubrimiento se cura y las laminaciones se unen entre sí en toda su superficie, convirtiendo un paquete suelto en un bloque rígido y aislado.
Los proveedores describen esto como una unión de área completa que puede sustituir a la mayoría de los métodos de unión mecánica, especialmente cuando se utilizan aceros NGO/GO de calibre fino y los enclavamientos o soldaduras tradicionales resultan problemáticos.
Suena sencillo. No lo es, pero la idea sí lo es.
Las pérdidas en el núcleo ya están determinadas por el grado del material, el grosor de la laminación y la geometría. La elección del recubrimiento suele ser un tema que se aborda más adelante en la discusión. Con Backlack, pasa a ocupar un lugar más importante.
Un núcleo de transformador convencional utiliza un recubrimiento inorgánico de placa central para romper las trayectorias de las corrientes parásitas entre las laminaciones; cada lámina es, en efecto, un conductor independiente con mayor resistencia a lo largo de su espesor. Cuando se introduce la unión de toda la superficie, se mantiene ese aislamiento, pero también se eliminan muchos pequeños espacios de aire y contactos provocados por rebabas que aparecen alrededor de los enclavamientos, los núcleos de soldadura, los agujeros de remaches y los bordes cortados de forma irregular. El lenguaje de marketing suele prometer «menores pérdidas en el núcleo», pero la realidad es más limitada.
Los estudios y las pruebas realizadas por los proveedores sobre las pilas de acero eléctrico laminado muestran que:
En el caso de un transformador de distribución, eso no significa cifras milagrosas. Piensa más bien en reducir en un pequeño porcentaje las pérdidas del núcleo, que ya eran aceptables, especialmente en densidades de flujo más altas, donde cualquier punto caliente local adicional resulta perjudicial. El efecto es más notable cuando, de otro modo, habría que soldar o remachar el núcleo e introducir tensiones locales y puentes metálicos.
Por otro lado, el recubrimiento en sí mismo añade un pequeño espesor no magnético. Si el proceso no se controla bien y la película es demasiado gruesa o irregular, el factor de apilamiento disminuye y se pierde parte de la ganancia. Por eso las líneas Backlack se obsesionan con el espesor de la película y la presión de unión; el recubrimiento puede ayudar al factor de apilamiento al rellenar los microespacios, pero también puede perjudicarlo si la capa es excesiva.
En resumen: los recubrimientos autoadhesivos ayudan a evitar un mal contacto, no un acero de mala calidad. Si ya utiliza GO de alta calidad con un corte cuidadoso y una soldadura mínima, la ventaja eléctrica es real, pero no infinita.
Desde el punto de vista mecánico, una pila laminada adherida se comporta más como un único bloque compuesto que como un conjunto de hojas sueltas. Esto tiene consecuencias.
Cuando las laminaciones se pegan entre sí por toda su superficie, se obtiene una mayor rigidez y una mejor retención de la forma. No hay vibraciones en las juntas, menos problemas con las laminaciones que se deslizan bajo la vibración y menos riesgo de desplazamiento local cuando el transformador sufre fuerzas electrodinámicas durante la entrada de corriente o fallos, siempre que la sujeción externa esté diseñada de forma sensata. Los datos de los proveedores y la larga experiencia en motores demuestran que la unión de toda la superficie proporciona una alta estabilidad mecánica y precisión dimensional al evitar las tensiones inducidas por la soldadura.
Ahora hablemos del ruido. La magnetostricción hace que los núcleos de los transformadores «canten». Cada pequeño hueco o borde suelto se convierte en un altavoz en miniatura. Los trabajos clásicos sobre laminaciones de hierro y silicio demostraron que unir las laminaciones con un adhesivo flexible reduce significativamente la vibración magnetostrictiva en comparación con las pilas sueltas. Los barnices de unión modernos se diseñan teniendo en cuenta la amortiguación; los fabricantes promocionan explícitamente la reducción del ruido como una de las principales ventajas de los recubrimientos tipo Backlack.
En el caso de los transformadores de distribución en entornos residenciales u oficinas, esa reducción del zumbido audible suele ser más importante que el último vatio de pérdida en el núcleo. Y funciona tanto en unidades de tipo seco como sumergidas en aceite, aunque los detalles difieren.
Hay otra cara de la moneda. Si confías emocionalmente en el adhesivo para soportar fuerzas de cortocircuito, lo estás haciendo mal. En los transformadores de gran potencia, las fuerzas mecánicas durante las averías siguen siendo soportadas por bastidores, espaciadores y abrazaderas. El adhesivo debe evitar que las laminaciones vibren y se deslicen, no sustituir a los soportes de acero. Si la unión se agrieta localmente bajo tensión debido a un curado deficiente o a una temperatura excesiva, puede acabar con un ruido muy localizado y sin una forma fácil de solucionarlo sin desmontar el núcleo.
El aire es un pésimo conductor térmico. El barniz adhesivo no es extraordinario, pero es claramente mejor que el aire.
Los proveedores de Backlack destacan que la unión de toda la superficie mejora la transferencia de calor axial, ya que la conductividad térmica del barniz supera la de las bolsas de aire que quedan al entrelazar o soldar discretamente. Los fabricantes de laminados autoadhesivos informan de diseños de apilamiento en los que la temperatura axial puede descender varios grados Celsius en comparación con los laminados unidos mecánicamente, dada la misma carga.
En un mapa térmico, eso significa un gradiente más suave a lo largo del limbo: menos puntos calientes locales donde las laminaciones pierden contacto o se levantan ligeramente alrededor de las juntas mecánicas. En el caso de los transformadores llenos de aceite, una mejor distribución del calor dentro del núcleo también hace que los patrones de flujo de aceite sean menos extremos, lo que es bueno para los márgenes de envejecimiento.
El comportamiento a altas temperaturas es donde comienza la precaución. Algunos barnices adhesivos diseñados para aceros no ferrosos pueden conservar una resistencia al desprendimiento útil tras exposiciones breves a 250 °C. Eso no convierte al recubrimiento en un adhesivo estructural para altas temperaturas; simplemente significa que la unión suele resistir los ciclos de montaje habituales y algunas situaciones de sobrecarga sin desprenderse instantáneamente.
A largo plazo, la capa orgánica sigue envejeciendo. Si su transformador funciona habitualmente con un punto caliente cerca del extremo superior de su clase y sufre sobrecargas frecuentes, el adhesivo se convierte en un componente más que validar en su modelo de esperanza de vida. Por lo general, sobrevive, pero no es inmortal.
Sobre el papel, Backlack simplifica las cosas: menos soldaduras, sin enclavamientos, sin pegamento separado, solo hay que presionar y calentar. En la producción, añade un nuevo tipo de complejidad.
Un recubrimiento autoadhesivo suele basarse en un sistema epoxi que se cura bajo una combinación definida de temperatura, presión y tiempo, formando una unión de alta resistencia en toda la superficie laminada. Los proveedores proporcionan ventanas de procesamiento que definen la temperatura de apilamiento y el tiempo de mantenimiento, a menudo con opciones de unión rápida que utilizan calentamiento inductivo para alcanzar la temperatura de unión en cuestión de minutos.
Esto genera algunas realidades para una planta transformadora:
Ahora depende de una buena uniformidad de temperatura en toda la pila. Los núcleos del motor delgados son relativamente fáciles de calentar; las patas y los yugos gruesos del transformador no lo son. Si el centro del núcleo se queda atrás con respecto a la superficie, es posible que termine con una unión parcialmente curada: fuerte cerca de las laminaciones exteriores, débil en el centro. Eso se manifiesta más tarde como ruido, movimiento local o fallos extraños en las pruebas de unión.
También se adquieren más parámetros de proceso que controlar: espesor del recubrimiento, condiciones de almacenamiento, programa de curado, limpieza de la laminación. Los desechos debidos a una unión insuficiente o excesiva no son tan evidentes a simple vista como una mala soldadura. A menudo solo se detectan en pruebas acústicas o mecánicas, lo que puede significar que los problemas se descubran tarde.
En cuanto al coste, el acero recubierto es más caro que un recubrimiento convencional de placa central solo. Se ahorra en operaciones de soldadura y entrelazado, y posiblemente en tiempo de montaje si las prensas de unión tienen el tamaño adecuado para el volumen. El barniz de unión se comercializa como una forma de reducir el coste total de unión de aceros de calibre fino en los que la soldadura resulta complicada. Que esto sea cierto para su línea de transformadores depende de los volúmenes, las herramientas existentes y lo que ya haya amortizado.
Así que cambias las plantillas de soldadura y los soldadores cualificados por prensas, hornos (o sistemas de inducción) e ingenieros de procesos. Sigue siendo metalurgia, solo que con un poco más de química.
Los transformadores viven vidas largas y aburridas hasta que dejan de hacerlo. La reparación del núcleo es un capítulo importante en esa historia, y Backlack cambia el guion.
Los núcleos apilados tradicionales, sujetos con abrazaderas, cuñas y una pequeña cantidad de barniz, se pueden desmontar. Los talleres de reparación suelen volver a apilar las laminaciones, sustituir las láminas dañadas y reconstruir el núcleo tras fallos de aislamiento o accidentes mecánicos. El proceso es complicado, pero factible.
Un núcleo totalmente adherido es diferente. Una vez que las láminas se han pegado en toda su superficie, separarlas sin destruirlas es casi imposible a gran escala. Es posible que aún se puedan realizar pequeñas reparaciones en los bordes exteriores, pero cualquier reparación más profunda tiende a convertir el material en chatarra.
Esto tiene dos consecuencias.
En primer lugar, es necesario tener más confianza en los márgenes de diseño iniciales, especialmente en el caso de las unidades en las que la reparabilidad in situ forma parte del modelo de negocio. En segundo lugar, cuando se produce una catástrofe en un transformador de núcleo adherido, la economía se inclina más rápidamente hacia la sustitución completa en lugar de una reparación profunda. En el caso de las unidades de distribución pequeñas y medianas, esto puede ser aceptable. En el caso de los transformadores de potencia muy grandes con una logística compleja, quizá no lo sea.
El fallo de la unión es otro modo. Suele manifestarse como ruido o vibración localizados, no como un fallo eléctrico inmediato. Si una zona del núcleo pierde la unión debido a un curado inadecuado o al envejecimiento térmico, las laminaciones pueden empezar a vibrar entre sí, lo que aumenta las pérdidas locales y la emisión acústica. A veces se puede detectar con mediciones cuidadosas del sonido y la vibración, pero solucionarlo suele implicar desmontar muchas piezas para llegar a una zona pequeña.
Con Backlack, te comprometes. Y más tarde, pagas por ese compromiso, de una forma u otra.
La tabla siguiente compara los recubrimientos Backlack/autofijables en laminaciones de transformadores con recubrimientos inorgánicos más tradicionales, además de sujeción mecánica o soldadura. Está redactada desde el punto de vista de alguien que intenta decidirse por un nuevo diseño, no con fines de marketing.
| Aspecto | Laminados Backlack / autoadhesivos | Recubrimiento convencional + sujeción/soldadura |
|---|---|---|
| Aislamiento interlaminar y pérdida del núcleo | Unión en toda la superficie con buen aislamiento; reduce los cortocircuitos locales en rebabas y juntas mecánicas, lo que a menudo proporciona una pérdida total del núcleo ligeramente inferior, especialmente en los casos en los que, de otro modo, se utilizaría soldadura. | Se basa en el recubrimiento de la placa central y en abrazaderas; cualquier soldadura, remache o enclavamiento crea puentes metálicos locales y tensión, lo que puede aumentar la pérdida en esas regiones. |
| Factor de apilamiento | Se puede lograr un alto factor de apilamiento si se controla estrictamente el grosor de la película; el adhesivo rellena los microespacios y mantiene las laminaciones planas. | Es posible alcanzar un factor de apilamiento muy alto, pero los espacios de aire de los enclavamientos y la distorsión de las soldaduras lo compensan en parte; las prácticas de montaje descuidadas pueden perjudicar aún más. |
| Comportamiento acústico | Las caras adheridas y el barniz viscoelástico amortiguan la vibración magnetostrictiva; el resultado típico es un núcleo más silencioso, especialmente bajo un flujo más alto. | Más propenso al zumbido de laminación y a la vibración de las juntas, especialmente cerca de soldaduras y abrazaderas; a menudo se necesita tratamiento acústico en otras partes del diseño. |
| Trayectoria térmica | El contacto en toda la superficie proporciona una mejor transferencia de calor axial que los espacios de aire; los puntos calientes a lo largo de las extremidades y los yugos tienden a ser más uniformes. | El calor debe atravesar huecos y contactos imperfectos; es más probable que se produzcan picos de temperatura locales alrededor de las juntas y las laminaciones levantadas. |
| Rigidez mecánica | Alta rigidez y estabilidad dimensional del paquete; menor riesgo de desplazamiento de las laminaciones durante la manipulación y el funcionamiento normal, siempre que el curado sea correcto. | La rigidez proviene principalmente de los marcos, las abrazaderas y las soldaduras; las laminaciones pueden moverse ligeramente dentro del paquete, lo que produce ruido o desgaste tras un uso prolongado. |
| Comportamiento ante cortocircuitos/fallos | El adhesivo contribuye, pero no debe ser el elemento estructural principal en núcleos grandes; aún se necesita un refuerzo mecánico resistente para soportar las fuerzas electrodinámicas. | Depende totalmente de la estructura mecánica; su comportamiento es bien conocido y los métodos de reparación están establecidos, a costa de un mayor uso de metal estructural y, en ocasiones, una mayor tensión local. |
| Fabricación y tiempo de ciclo | Elimina muchos pasos de soldadura y entrelazado; requiere prensas y calentamiento controlado. Los métodos de unión rápida pueden lograr tiempos de unión cortos, pero exigen un control estricto del proceso. | Utiliza procesos estándar y ampliamente conocidos; puede ser más lento en la producción de grandes volúmenes de calibres finos debido a la unión mecánica y las correcciones posteriores a la soldadura. |
| Capital y costes operativos | El aumento del precio del acero y la inversión en equipos de unión pueden reducir la mano de obra necesaria para la soldadura y la reelaboración. La rentabilidad mejora con el volumen y el acero de calibre fino. | Menor coste de material y herramientas más sencillas si ya dispone de equipos de soldadura y sujeción; requiere mucha mano de obra cuando se exige alta precisión y bajo nivel de ruido. |
| Servicio y reparación | Los núcleos son prácticamente indesmontables; las reparaciones profundas suelen implicar el desguace del núcleo y la sustitución de la unidad o la parte activa. | Los núcleos suelen poder desmontarse, las laminaciones pueden volver a apilarse o sustituirse, y el núcleo puede reutilizarse tras averías graves, especialmente en unidades grandes. |
| Sensibilidad a la calidad | Fuerte dependencia del espesor de la película, el perfil de curado, la limpieza y el almacenamiento; los fallos pueden pasar desapercibidos hasta las últimas pruebas. | Más tolerante a pequeñas variaciones en el proceso; problemas como soldaduras defectuosas o laminaciones dañadas son más fáciles de detectar a tiempo. |
| Punto óptimo típico | Aplicaciones de gran volumen, potencia baja a media y sensibles al ruido, en las que las mejoras de los materiales y el control de los procesos se justifican por objetivos de eficiencia y acústicos. | Diseños únicos o de bajo volumen, unidades muy grandes o plantas con infraestructura de soldadura/sujeción consolidada y sólidas prácticas de reparación internas. |
Si considera que los transformadores son principalmente objetos mecánicos fabricados con cobre y acero, Backlack es una opción de fabricación que influye en el rendimiento.
Para transformadores de distribución pequeños y medianos, especialmente los de tipo seco o de bajo ruido, los recubrimientos autoadhesivos son una buena opción cuando se está dispuesto a invertir en control de procesos. Se obtienen núcleos más silenciosos, pérdidas ligeramente menores, una mejor dispersión térmica y piezas que resisten mejor la manipulación. También se adopta una filosofía de reparación diferente y se depende en mayor medida de la estabilidad de una capa orgánica durante décadas.
En el caso de los transformadores de potencia muy grandes, la situación no está tan clara. Los refuerzos mecánicos, las limitaciones de transporte y las prácticas de reparación establecidas son los factores que determinan la decisión. Las laminaciones adheridas pueden seguir desempeñando un papel importante en subconjuntos específicos o en diseños experimentales, pero los núcleos sujeta
Por lo tanto, la pregunta no es «¿Es bueno Backlack?», sino «¿Dónde encaja un núcleo rígido, silencioso y difícil de reparar en su gama de productos, su fábrica y su modelo de servicio?».
Una vez que respondas a eso, la elección del recubrimiento vendrá por sí sola.
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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