Grados de laminación CRGO (M0/M2/M3/M4/M5): cómo leer las fichas técnicas de GOES

Si sólo recuerdas una cosa, que sea ésta: M0/M2/M3/M4/M5 son sólo historias sobre grosores y ventanas de pérdida, y las hojas de datos GOES son el guión real. El grado en la etiqueta de laminación es una abreviatura. La hoja de datos te dice lo que realmente obtienes y lo que realmente pagas en vatios por kilogramo y milímetros.

1. Por qué "M3" sigue apareciendo cuando el mundo pasó a los códigos IEC

Oficialmente, acero eléctrico de grano orientado se define hoy en día mediante la norma IEC 60404-8-7, con grados estructurados en torno a bandas de grosor como 0,20, 0,23, 0,27, 0,30 y 0,35 mm y límites de pérdida a una inducción especificada, normalmente 1,7 T.

En la práctica, los fabricantes de transformadores siguen diciendo "núcleo M3", "núcleo M4" y así sucesivamente. El viejo lenguaje de la serie AISI M se niega a morir, porque contiene tres cosas en una sola etiqueta compacta: un grosor nominal, una pérdida aproximada en el núcleo y una imagen mental de dónde se sitúa ese material en la pila de costes y prestaciones.

Así que acabas sentado con una hoja de datos GOES moderna llena de códigos como M108-23 o 23JGSE075, mientras que tu dibujo o petición de oferta dice "CRGO M4, 0,27 mm". El trabajo consiste en conectar estos dos mundos sin hacer aspavientos.

2. Qué codifica realmente "M0 / M2 / M3 / M4 / M5

Las calidades clásicas de laminado hablan principalmente de grosor, con un rendimiento de pérdida implícito en lugar de especificarlo completamente. Una visión simplificada, alineada con las ofertas GOES típicas de las principales fábricas, tiene este aspecto.

Estos números varían según la fábrica y la generación de acero; son indicativos, no una especificación de compra. La cuestión es: la etiqueta "M" sólo da una banda. En la hoja de datos se indica el margen de pérdida exacto que garantiza el proveedor.

3. La línea de nomenclatura: descodificación de los códigos de grado GOES modernos

Antes de mirar las tablas de la ficha técnica, el propio nombre del grado ya contiene la mayor parte de lo que necesita. Cada fábrica utiliza un alfabeto distinto, pero la estructura es similar.

Tomemos un código de estilo Aperam como "M108-23". El patrón está bien documentado en las notas de la industria: "M" para acero eléctrico, "108" como pérdida específica a 1,7 T multiplicada por 100, "23" como espesor en milímetros multiplicado por 100. Así pues, M108-23 es un fleje de 0,23 mm con P1,7/50 en torno a 1,08 W/kg.

Si se añade un carácter más, la historia cambia ligeramente. Un código como "M120-30P5" se ha descrito como: acero eléctrico, 1,20 W/kg a 1,7 T, 0,30 mm de grosor, familia de alta permeabilidad ("P"), y un designador de frecuencia. Ese último dígito suele ser una convención interna en torno a 50 o 60 Hz; se sigue confirmando en la tabla.

Ahora compare esto con un código GOES alineado con la CEI como "M130-30" en una tabla de la hoja de datos. También en este caso, 130 indica el nivel de pérdida a 1,7 T y 30 el grosor. La antigua etiqueta de laminación "M5" se convierte entonces en un indicador impreciso: probablemente quiera algo como M130-30, pero hay que comprobar los números reales.

Una vez leído ese patrón, la primera página de una ficha técnica deja de ser una marca y se convierte en un resumen numérico compacto.

4. La mesa magnética: lo que de verdad importa a un diseñador

La mayoría de las hojas de datos GOES anclan sus garantías en torno a unos pocos puntos estándar. Los nombres varían ligeramente, pero la estructura es estable para todos los fabricantes.

Primero las columnas de pérdida de núcleo. Verá anotaciones como P1,5/50, P1,7/50 o P15/50. Todas ellas indican la pérdida total por kilogramo a una inducción definida (1,5 o 1,7 T) y una frecuencia (50 Hz o 60 Hz). Las hojas de estilo chino y JIS a menudo lo indican explícitamente, por ejemplo, señalando que P15/50 es la pérdida a 1,5 T y 50 Hz, y P10/400 es a 1,0 T y 400 Hz.

Siguen columnas de densidad de flujo. Verá B8, B50 o "polarización magnética a 800 A/m". Las hojas basadas en IEC y JIS suelen garantizar un mínimo de B50 (densidad de flujo a 5000 A/m) y a veces B8 a 800 A/m. Los grados de alta permeabilidad aumentan un poco estos valores para el mismo campo, lo que se refleja directamente en la corriente de excitación y la impedancia de cortocircuito.

La letra pequeña importa. Algunas tablas son sólo "valores garantizados a 1,7 T, 50 Hz" y dan 1,5 T y 60 Hz como cifras típicas. Otras garantizan ambos valores. Algunas especifican "tal como se cizalló"; otras especifican "después de recocido de alivio de tensión a 750 °C durante 2 h" o similar. Esa única línea decide si el núcleo acabado cumple realmente las cifras una vez que se ha troquelado o cortado y se han eliminado las tensiones mecánicas.

Por eso, cuando alguien dice "utilizábamos M3", uno quiere saber a cuál de estas condiciones se refiere.

5. Geometría, factor de laminación, revestimiento: las partes que la gente hojea y luego se muerde la cola.

Debajo de la tabla magnética, las hojas de datos se deslizan en detalles de grosor, anchura, factor de laminación y revestimiento. Fácil de saltar. Peligroso saltárselas.

El grosor suele ser obvio: 0,23, 0,27, 0,30, 0,35 mm, etc., de acuerdo con los valores nominales de la norma IEC 60404-8-7. Pero preste atención a las tolerancias y a la "gama de suministro". Un grado puede ser nominalmente de 0,23 mm, pero en realidad se suministra dentro de un margen de ±0,025 mm. Si su ventana y altura de apilado son ajustadas, esa pila de tolerancias importa más que el modelo que haya utilizado en el cálculo de pérdidas.

El factor de laminación se sitúa tranquilamente en otra columna: las planchas GOES típicas garantizan valores en torno a 94,5-96 % tras el recubrimiento. Si diseña un núcleo con una altura de apilado ingenua de "100 % de acero", acabará quedándose corto de ventana o corto de fundente. Las buenas hojas de datos indican el factor de laminación por espesor; su modelo CAD debe utilizar esas cifras, no una constante genérica.

El tipo de revestimiento suele codificarse como C-5, "ASTM C-5" o equivalente. Esto define la resistencia al aislamiento interlaminar y también la perforabilidad. Los folletos europeos y brasileños detallan las familias de GOES con revestimientos específicos y opciones de "perforación fácil", con tablas claras de los correspondientes factores de laminación y rangos de pérdida en el núcleo.

Una última sección tranquila es la línea "condición de procesamiento": totalmente procesado frente a semiprocesado, y si las pérdidas están garantizadas como cizallado o después de su propio ciclo de recocido. No leer esa línea es una forma habitual de descubrir que sus núcleos ensamblados se sitúan unas decenas de puntos porcentuales por encima del P1,7/50 anunciado.

6. Asignación de hojas de datos a grados de laminación: ejemplos prácticos

Cuando se tiene delante una hoja de datos y una petición de oferta que dice "CRGO M4 0,27 mm", la verdadera tarea consiste en elegir un código de grado moderno que sea seguro en cuanto a pérdidas y sensato en cuanto a costes.

Digamos que la hoja de datos ofrece los siguientes grados convencionales de GOES (números simplificados y redondeados a partir de un conjunto típico): grosor 0,23 mm, grados M108-23 y M117-23; grosor 0,27 mm, grados M112-27 y M125-27; grosor 0,30 mm, grados M130-30 y M140-30; grosor 0,35 mm, grado M150-35.

Una especificación de laminación de "M3, 0,23 mm" suele traducirse en algo como M108-23 o M117-23. El número M de este código moderno indica exactamente lo agresivo que es el límite de pérdida; un grado 108 es más estricto que un grado 117. Si el diseño se basó en una referencia antigua de 1,5 T, compruebe que P1,5/50 para el grado elegido está en o por debajo de la ventana histórica M3, no sólo del número 1,7 T.

Para "M4, 0,27 mm", se trata de calidades de 0,27 mm con P1,7/50 en torno a 1,12-1,25 W/kg. M112-27 se ajusta perfectamente a este patrón; M125-27 ofrece una ventana más holgada. Su elección depende de si el usuario espera un M4 tradicional o se siente cómodo con un grado de pérdida más alto que siga ajustándose mecánicamente.

"M5, 0,30 mm" se corresponde de nuevo con productos de 0,30 mm con P1,7/50 en torno a 1,30-1,40 W/kg y P1,5/50 aproximándose a 0,9-1,0 W/kg. Cuanto más moderno es el acero, más mejoran estas cifras en relación con los antiguos límites AISI, por lo que a menudo se obtienen espesores M5 con algo más cercano a las antiguas pérdidas M4.

Una vez que tienes esa correspondencia en la cabeza, las viejas letras dejan de ser misteriosas. Se convierten en restricciones difusas que cotejas con entradas concretas de la hoja de datos.

7. Leer las condiciones de la prueba como un ingeniero, no como un vendedor

Las hojas de datos de las GOES casi siempre especifican la norma de ensayo utilizada para medir la pérdida en el núcleo y la densidad de flujo. Verá referencias a IEC 60404-2 y -3, JIS C 2550-1, JIS C 2556, ASTM A343 o ASTM A677.

Hay dos detalles importantes para los diseñadores. Uno: si la banda se ensaya sólo en la dirección de laminado o en una mezcla de laminado y cortes transversales. En el caso de los transformadores de distribución, esto afecta a aspectos como los escalonamientos y las uniones en inglete en las que gira el flujo.

Dos: ¿se han recocido las muestras con alivio de tensión antes de la medición? Algunas hojas de datos de las GOES dicen explícitamente que los valores son tras el recocido a, digamos, 750 °C durante 2 h en atmósfera neutra. Otras dicen "como cizalladas". La diferencia puede ser de varias décimas de vatio por kilogramo a 1,5 T. Su proceso interno de laminación tiene que coincidir con lo que supuso el laminador, o usted cambia el margen de seguridad en el diseño.

Por eso, cualquier afirmación genérica como "M3 es 1,0-1,3 W/kg a 1,5 T" es sólo una guía aproximada. Sin el método de ensayo, no es directamente comparable con la hoja de datos que tienes en la mano.

8. Hi-B, refinado por dominio y marcado por láser: cómo se cuelan en los grados

Muchas líneas de productos GOES incluyen ahora variantes de alta permeabilidad y refinado de dominios: Hi-B, inscritas por láser, inscritas mecánicamente y combinaciones. Las hojas de datos las muestran como familias de grados independientes con valores P1.7/50 más bajos y, a menudo, valores B8/B50 más altos.

Algunas fábricas los exponen con prefijos diferentes, como JGH o JGHE en los catálogos de JFE, con pérdidas en el núcleo a 1,7 T que caen al rango de 0,7-0,9 W/kg a 0,23 mm de espesor. Otros los etiquetan con letras como la "P" en el código de grado para señalar las familias de alta permeabilidad.

A continuación, se comercializan ofertas con refinado de dominio mediante láser con afirmaciones específicas, como la reducción de un pequeño porcentaje de la pérdida en el núcleo en relación con el grado base con el mismo grosor, confirmada en la literatura de los proveedores para materiales recientes de 0,23-0,30 mm.

Desde el punto de vista de la laminación, estos materiales a menudo siguen llamándose "M2" o "M3" en el lenguaje informal, pero sus hojas de datos se sitúan claramente en el rango de rendimiento M0/M1. Así, cuando una especificación dice "M3, Hi-B", suele ser un código para "acero de alta permeabilidad de 0,23 mm refinado por dominio con pérdidas más parecidas a M0 que a M3 clásico".

9. Convertir una hoja de datos GOES en una especificación de laminación

Si ya conoces las normas, el flujo de trabajo es sencillo, aunque los ingenieros suelen hacerlo de manera informal. Ponerlo por escrito facilita la revisión.

Se empieza con los números de diseño: objetivo P1,5/50 o P1,7/50, inducción de funcionamiento y corriente de excitación aceptable. A partir de ahí, se decide si se está en un espacio "M5 está bien" o "estamos más cerca de M2/M0".

A continuación, coge una hoja de datos concreta de una fábrica o un centro de servicio. Eliges la fila de espesores que cumpla tus restricciones mecánicas y de ventana. Dentro de esa fila, elija el grado cuya pérdida garantizada en su punto de referencia sea igual o inferior al valor de diseño, no igual.

A continuación, compruebe las condiciones: norma de medición, cizallado frente a recocido, factor de laminación, revestimiento y si las garantías son a 50 o 60 Hz. Si la garantía es a 60 Hz pero su diseño es a 50 Hz, puede utilizar la regla empírica de ASTM A677, que indica que las pérdidas máximas a 1,5 T y 50 Hz son aproximadamente 0,79 veces el valor correspondiente a 60 Hz. Sigue siendo mejor que la hoja de datos indique ambos valores directamente, pero al menos tendrás una escala coherente.

Por último, lo congelas en una línea de compra. En lugar de "CRGO M4", escribes algo como "CRGO 0,27 mm, grado M112-27 o mejor, P1,5/50 ≤ 0,80 W/kg, medido tras recocido con alivio de tensión según JIS C 2550-1" y añades el ID de la hoja de datos de referencia. Esta frase es aburrida, pero precisa.

10. Un breve resumen para las personas que viven principalmente en números M

Los antiguos grados de laminación M0, M2, M3, M4, M5 son atajos mentales útiles, pero vagos. Dicen "fino" o "grueso", "bueno" o "medio", y poco más.

Las modernas fichas técnicas de las GOES, ancladas en la norma IEC 60404-8-7 y las normas de medición correspondientes, ofrecen la imagen real: espesor exacto, pérdida garantizada del núcleo a una inducción y frecuencia claramente definidas, densidad de flujo a determinadas intensidades de campo, factor de laminación, revestimiento y condiciones de procesamiento.

Una vez que se aprende a leer los códigos de grado y las tablas magnéticas, asignar "M3" o "M4" a una fila de la hoja de datos real se convierte en algo casi mecánico. Dejas de discutir sobre etiquetas y empiezas a hablar en vatios por kilogramo y tesla, que es donde realmente viven los diseños de transformadores.