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Acero elctricoDe Wikipedia, la enciclopedia libre

El acero elctrico, tambin llamado acero magntico, acero al silicio, o acero para transformadores, un acero especial fabricado para poseer determinadas propiedades magnticas, tales como una zona d

histresis pequea (poca disipacin de energa por ciclo), que equivale a bajas prdidas en el ncleo y un

alta permeabilidad magntica.

El material se fabrica habitualmente en forma de chapas laminadas en fro de 2 mm de espesor o meno

Estas chapas se apilan y una vez reunidas, forman los ncleos de transformadores o de estatores y rotores d

motores elctricos. Las lminas se pueden cortar a su forma final mediante troquelado para cantidad

pequeas, el material se puede cortar con lser o por electroerosin.

ndice

1 Metalurgia

2 Propiedades fsicas

3 Orientacin del grano

4 Revestimiento

5 Propiedades magnticas

6 Acero amorfo

7 Referencias

Metalurgia

El acero elctrico es una aleacin de hierro con un contenidode silicio que vara de cero a 6,5% (Si:5Fe). E

silicio aumenta significativamente la resistencia elctrica del acero, lo que disminuye las corrientes d

Foucault inducidas por el campo magntico y por lo tanto reduce las prdidas en el ncleo. Se puede

aadir tambin manganeso y aluminio hasta en una proporcin de 0,5%.

Sin embargo, la estructura del grano as logrado aumenta tanto la dureza como la fragilidad del metal,

cual trae desventajas durante la laminacin. Durante el proceso de aleacin, los niveles de concentracin d

carbono, azufre, oxgeno y nitrgeno deben mantenerse bajos, ya que estos elementos elevan la presenc

de carburos, sulfuros, xidos y nitruros. La presencia de estos compuestos, aun en partculas tan peque

como un micrmetro de dimetro, aumenta las prdidas por histresis mientras que reduce la permeabilida

magntica. El carbono tiene un efecto ms perjudicial que el azufre y el oxgeno, pues provoca una gradu

reduccin de las propiedades magnticas al precipitar en forma de carburos, lo que a su vez resulta en u

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aumento de las prdidas en el material. Por estas razones, el nivel de carbono se debe mantener en 0,005%

o menos. Para reducirlo, se puede recocer el acero en un ambiente descarbonizante, por ejemplo, rico e

hidrgeno.

Propiedades fsicas

(valores tpicos para un contenido de silicio ~3.1%)

Punto de fusin: ~ 1500 C1

Densidad: 7650 kg/m3

Resistividad: 47.2 10-8m

Orientacin del grano

Hay dos tipos principales de acero elctrico: con grano orientado y no orientado.

Los aceros elctricos de grano orientado normalmente tienen un nivel de 3% de silicio (Si:11Fe). E

procesado de tal manera que las propiedades ptimas se desarrollan en la direccin de la laminacin, debid

a un control estricto de la orientacin de los cristales con respecto a la lmina. Debido a la orientaci

especial, la densidad de flujo magntico se incrementa en un 30% en la direccin de laminacin, aunque s

punto de saturacin magntica se reduce en un 5%. Se utiliza para fabricar ncleos de transformadores d

alta eficiencia y electroimanes.

El acero elctrico no orientado por lo general tiene un nivel de silicio de 2 a 3,5% y tiene propiedade

magnticas isotrpicas, esto es, similares en todas las direcciones, por lo cual es menos costoso y e

apropiado para su utilizacin en aplicaciones donde la direccin del flujo magntico no es rectilne

mayormente en construcciones con simetra cilndrica (mquinas elctricas rotantes). Tambin se utiliz

cuando la eficiencia es menos importante o cuando la geometra de construccin no deja espacio suficienpara alinear apropiadamente los componentes y as aprovechar las propiedades anisotrpicas de las chap

elctricas de grano orientado.

Revestimiento

El acero elctrico suele ser recubierto para aumentar la resistencia elctrica entre las lminas, par

proporcionar resistencia a la corrosin u oxidacin y lubricacin durante el corte. Existen vari

revestimientos, tanto orgnicos como inorgnicos y su utilizacin depende de la aplicacin del acero.2

tipo de recubrimiento seleccionado depende del tipo de tratamiento trmico de las lminas, de si aplicacin incluye inmersin en aceite y de la temperatura de trabajo del aparato. La prctica tradicion

consista en aislar cada lmina con una capa de papel o de barniz, pero esto reduce el factor de apilamient

del ncleo, limitando la temperatura mxima de operacin del ncleo.

Propiedades magnticas

Las propiedades magnticas del acero elctrico dependen del tratamiento trmico, puesto que el aument

del tamao medio de los cristales disminuye las prdidas por histresis. Las prdidas por histresis s

determinan mediante una prueba estndar y para los grados comnmente disponibles de acero elctric

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pueden variar de 2 a 10 vatios por kilogramo para una frecuencia de 60 Hz y un flujo magntico de 1

Tesla. Existen tambin aceros elctricos semielaborados, los cuales son entregados en un estado tal qu

despus de darle a las chapas la forma final mediante troquelado, un posterior y ltimo tratamiento trmic

desarrolla el tamao de grano deseado de 150 micrmetros. Los aceros totalmente elaborados generalmen

se entregan con revestimiento aislante, tratamiento trmico completo, y propiedades magnticas definida

para aplicaciones donde la operacin de troquelado no degrada significativamente las propiedades d

material. Una curvatura excesiva, un tratamiento trmico incorrecto, o incluso una manipulacin

almacenaje incorrectos del acero pueden afectar negativamente a las propiedades magnticas y aumentar

ruido debido a la magnetostriccin.

Acero amorfo

Para ciertos tipos de transformadores se utilizan ncleos de acero amorfo. Este material es un metal amor

que se prepara virtiendo la aleacin de acero fundido en un enfriador rotativo, que enfra el metal ta

rpidamente (a una tasa de alrededor de un megakelvin por segundo) que los cristales no tienen tiempo d

formarse. En los transformadores con ncleo de metal amorfo, las prdidas debido al material del ncle

llegan a ser de tan slo un tercio de las que ocurren en los ncleos de acero convencional. Sin embargo, s

alto costo (aproximadamente el doble que el del acero convencional) y sus desventajosas propiedademecnicas hacen que el uso del acero amorfo sea rentable slo para determinados tipos de transformadore

de distribucin.3

Referencias

1. "Note on electromigration of grain boundaries in silicon iron", Journal of Materials Science 10 (1975) - Letters.

2. Beatty, Standard Handbook for Electrical Engineers 11th ed., pag. 4-111.

3. John Whincup, News Item Globe and Mail March 3rd, Federal Pioneer BAT, March 1983.

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Categoras: Aceros Materiales ferromagnticos Componentes elctricos Mquinas elctricas

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