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Aunque en el mundo siderúrgico, el acero eléctrico, aquel que se fabrica para su uso como núcleo magnético de un motor o un transformador, es menos del 1% (13 mill. t) de la producción mundial total (más de 1.700 mill. t), esto no significa que el acero no sea imprescindible para la producción económica y eficiente de prácticamente todos los dispositivos eléctricos y electromecánicos que precisamos. Además, los fabricantes de acero eléctrico están en permanente innovación, produciendo materiales adaptados a usos específicos que permitan producir dispositivos cada vez más resistentes y eficientes en el uso de la energía.
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Hoy en día, los productores mundiales han sido capaces de fabricar materiales para usos muy genéricos y de muy alta competitividad (Standard Grades); con elevadas propiedades magnéticas, especialmente en lo que se refiere a polarización y permeabilidad magnética (High Permeability Grades); aceros especialmente diseñados para aplicaciones de media frecuencia, por encima de 100 Hz (High Frequency Grades, NO), para alcanzar velocidades rotacionales de miles de rpm. También se han estandarizado aceros con alta resistencia (High Strength Grades) para usos especiales que requieren resistir elevados esfuerzos sobre el motor durante el uso.
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Junto a lo anterior, los espesores de los aceros se están haciendo cada vez más finos. El rango de espesores disponibles abarca desde 0,10 mm hasta 1,00 mm de forma generalizada.
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También se ha producido un gran desarrollo en los recubrimientos aislantes del acero. De forma regular se producen aceros con características orientadas a la soldabilidad, el autopegado de láminas (Backlack), a la resistencia de la temperatura, a ambientes agresivos, etc… según las exigencias de cada cliente.
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Ante una gama tan amplia de materias primas, el diseñador debe tener en cuenta los efectos que cada característica implica en el proceso de producción. Según nuestra experiencia, las principales consideraciones que cualquier diseñador debe tener siempre en cuenta son:
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· Coste de la materia prima. Las materias primas indicadas abarcan un abanico de precios muy variado, lo cual incide directamente en el coste del producto. Se debe valorar cuidadosamente si un acero de elevado coste (con respecto a un grado estándar, uno de características especiales puede suponer un incremente de precio cercano al 100%) va a proporcionar una ventaja que pueda ser apreciada por el mercado.
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· Los materiales especiales de alta resistencia precisan de mayores potencias en los equipos de trabajo (prensas de estampación) e implican un envejecimiento acelerado de lo útiles de producción, lo que supone un encarecimiento del proceso de estampación.
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· Lo espesores finos (inferiores a 0,35 mm), exigen un diseño muy cuidadoso del troquel, especialmente en lo que atañe a la tolerancia punzón-matriz. Esta exigencia viene acompañada de la necesidad de un mantenimiento del utillaje más frecuente, lo que reduce su vida útil.
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· Las prensas que deben usarse para el procesado de estos materiales deben ser de última tecnología, por lo que deben estar equipadas con dispositivos de control en línea y autocorrección de parámetros tan importantes como la penetración durante la estampación para que la calidad del producto final sea la deseada.
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· La obtención de elevadas productividades, especialmente con productos de espesor reducido, exige que la línea de estampación sea considerada como un conjunto, por lo que devanadora, enderezador, alimentador, equipo de medición de espesor y su regulación, paralelismo de mazo-bancada y velocidad de la prensa deben estar gobernados de forma coordinada.
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En nuestra empresa se llevó a cabo un estudio de qué materia prima era la más adecuada según el diseño y prestaciones exigidos por el cliente. La elección final se redujo a dilucidar si un acero M270-35 A (según norma
EN 10106) era capaz de alcanzar los requerimientos de cliente frente a un acero NO35-19 (norma EN 10303). Dado que el rango de trabajo del motor final se situaba en la zona de frecuencias medias, pero por debajo de 400 Hz, se llevaron a cabo mediciones de pérdidas eléctricas a diferentes frecuencias e inducciones magnéticas. Los resultados se muestran en la siguiente tabla.
n
n
| n
MATERIAL n |
n
FRECUENCIA DEL ENSAYO (Hz) n |
n
INDUCCIÓN MAGNÉTICA B (T) n |
n
PÉRDIDAS ELÉCTRICAS (w/kg) n |
| n
M270-35A n |
n
50 n |
n
0,5 n |
n
0,285 n |
| n
1,0 n |
n
0,965 n |
||
| n
1,5 n |
n
2,430 n |
||
| n
1,7 n |
n
2,922 n |
||
| n
400 n |
n
1,0 n |
n
17,91 n |
|
| n
1,5 n |
n
44,58 n |
n
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Como en el caso del cliente las pérdidas producidas por el hierro era su principal condicionante, la conclusión fue que un material estándar M270-35A era capaz de cumplir las expectativas con la ventaja añadida de una ganancia de competitividad del producto final, dado el menor coste del material elegido frente al comparado (NO35-19)
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Departamento I+D Estamode
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