Múltiples VFD en un proceso
En cambio, se utilizan agua y otras soluciones para enfriar el producto final a lo largo de los diversos pasos del proceso de fabricación del acero. Las fábricas de laminado suelen tener sus propias plantas de tratamiento de agua en planta para transportar grandes cantidades de agua y purificarla antes de reincorporarla al proceso.
Estas aplicaciones de enfriamiento y filtrado por agua pueden utilizar variadores de media tensión y emplear varios motores de 250–350 potencia accionados por variadores de frecuencia de bajo voltaje (VFD). Una instalación podría tener entre 15, 20 o más VFD de bajo voltaje en un solo proceso de planta, lo que varía significativamente según el tamaño y el tipo de instalación. La proximidad de varios variadores puede causar estragos y aumentar el riesgo de daños en el sistema general si no se implementan correctamente los cables y los métodos de terminación adecuados.
Soluciones preferidas de cables y conductores
Teniendo en cuenta estas consideraciones, los ingenieros de especificación de las acerías prefieren los conductores XLPE termoestables de bajo voltaje, el cable de bandeja con doble clasificación UL, el cable blindado tipo MC UL y el cable de bandeja blindado VFD.
Conductores internos termoendurecibles XLPE
Los conductores termoendurecibles XLPE están hechos de polietileno reticulado en lugar de PVC nylon. Debido a las sustancias químicas involucradas, el XLPE moderno es mucho menos tóxico que el PVC en caso de incendio o descarga de corona, y es más resistente a los productos químicos, al ozono y a las abrasiones.
Los productos termoestables tienen una constante dieléctrica de menos de 3.5, lo que proporciona al cable una mayor capacidad de resistir la corriente de fuga y una resistencia de aislamiento considerablemente mayor. Esto permite que el cable maneje más picos y corrientes de entrada durante períodos de tiempo más largos, a la vez que ayuda a proteger los circuitos críticos que corren el riesgo de interferencia eléctrica de las altas corrientes de fuga.
XHHW-2, USE-2 y RHW-2 también tienen una clasificación de temperatura máxima más alta y mínima más baja que las alternativas termoplásticas, lo que ayuda a proteger el cable en instalaciones al aire libre. Estos cables termoestables tienen cinco veces la resistencia a la trituración del PVC, lo que demuestra que son cables más duraderos.
Los conductores unipolares XLPE pueden usarse en conduit, bandejas portacables, bancos de ductos y para instalaciones de enterramiento directo.
Cable de bandeja con doble clasificación UL
En muchas aplicaciones industriales, los usuarios finales están optando por las bandejas portacables por la facilidad de instalación y los menores costos de instalación. Los cables en bandeja XLPE son adecuados para instalaciones en bandejas portacables, con soporte de cable de mensajero en aire libre, canalizaciones, canales, conduit y ductos.
Los ingenieros pueden especificar el cable de bandeja aprobado por UL 1277 para la instalación en acerías. Esta lista UL requiere que los cables de bandeja utilicen un conductor con clasificación de 1 kV reconocido y que pasen una prueba Hipot de CA de mayor voltaje en el cable completo. Cada conductor aislado en un cable terminado debe resistir un rango de voltaje especificado durante 1 minuto sin desintegración para ser adecuado para uso de 1 kV.
Estos cables con clasificación de 600 V/1 kV ofrecen una alternativa rentable para aplicaciones que requieren un cable de menor voltaje pero que están en riesgo de picos de voltaje potenciales. Por ejemplo, el cable de bandeja con clasificación de 1 kV puede soportar una mayor adversidad eléctrica, el impacto de un evento disruptivo en el cable es menor y el tiempo de recuperación es más rápido que en un sistema menos resistente.
El cable de bandeja con doble clasificación UL también ofrece flexibilidad en las construcciones más recientes. Con la aparición de nuevos motores de 575 V y 690 V, ahora se puede utilizar un cable de bandeja XHHW-2 estándar debido a su mayor clasificación de 1 kV. Además, un cable de bandeja con doble clasificación tiene un diámetro exterior menor que los cables de bandeja de 1 kV tradicionales, lo que lo hace preferible en instalaciones con espacio limitado.
El cable de bandeja de Service Wire Company también tiene clasificación TC-ER según el Código Eléctrico Nacional. Se permite la transición de hasta seis pies sin soporte continuo, expuesto al aire libre. Esto permite que el cable pase de la bandeja a un motor, evitando el uso de conduit flexible.
Cuando se requiere, el cable de bandeja blindado puede instalarse en las acerías. El blindaje puede aplicarse en forma helicoidal o longitudinal sobre el núcleo del cable. El blindaje actúa como una jaula de Faraday para reducir el ruido eléctrico que afecta las señales y para reducir la radiación electromagnética que puede interferir con otros dispositivos. De las dos variaciones, el blindaje aplicado en forma helicoidal es más común en aplicaciones industriales.
UL tipo MC
El cable blindado tipo MC UL ofrece la protección y durabilidad requeridas para aplicaciones de acerías sin necesidad de conduit eléctrico. Se puede instalar en bandeja de cables, racks, colgadores o como un reemplazo rentable para conduit y cable donde se especifique según el Código Eléctrico Nacional. El blindaje con recubrimiento metálico también resiste la corrosión, lo que lo hace adecuado para áreas expuestas a la humedad.
Los cables tipo MC utilizan una tierra física desnuda o aislada de tamaño completo UL. A diferencia del tipo AC, la armadura de aluminio o acero galvanizado no se utiliza como tierra física de equipo, lo que minimiza los requisitos de los bujes anti-cortocircuito.
Service Wire se especializa en cables tipo MC interlock de aluminio y galvanizados. El blindaje interlock se enrolla helicoidalmente alrededor de los conductores para facilitar la flexión. El diseño s-lock del cable permite que el cable tenga mayor flexibilidad y maniobrabilidad en espacios reducidos y en esquinas de difícil acceso, a diferencia del conduit o incluso del blindaje soldado con corrugación continua.
El tipo MC también está disponible con cubiertas retardantes de llama, resistentes a la humedad y a productos químicos. Esta construcción de cable es adecuada para enterramiento directo, circuitos de alimentación eléctrica en plantas de procesamiento industrial y zonas peligrosas designadas como Clase I – División 2 y Clase II – División 2.
Tipos de cubiertas
El policloruro de vinilo (PVC), el polietileno clorado (CPE) y el bajo nivel de humo y cero halógenos (LSZH) son los tres tipos de cubierta más comunes, que proporcionan una capa adicional de protección contra la humedad, los productos químicos, las abrasiones y la llama.
El PVC es el material de cubierta más común, pero no tiene las propiedades necesarias para todos los ambientes difíciles. En su lugar, se recomiendan las cubiertas de CPE y LSZH para aplicaciones industriales.
Las cubiertas de CPE están diseñadas para usos que requieren mayores niveles de resistencia química y lavado. Las cubiertas LSZH son retardantes de llama, emiten niveles más bajos de humo y no emiten halógenos ni humos tóxicos, no gotean cuando se queman (lo que ayuda a evitar que el fuego se propague a otras superficies) y se autoextinguen en ausencia de llama directa.
Las cubiertas de polietileno clorado reticulado y de bajo nivel de humo y cero halógenos utilizan polímeros termoestables, a diferencia de las cubiertas de CPE o PVC estándar. Aunque la selección de la cubierta depende del entorno en el que se instale el cable, las propiedades del compuesto, la vida útil del cable y las clasificaciones requeridas, las cubiertas termoestables son más adecuadas para aplicaciones industriales.
Cable de bandeja blindado VFD
Los cables VFD pueden usarse en una amplia gama de procesos dentro de una acería, desde el enfriamiento hasta la filtración de agua y el laminado en caliente. La producción de acero laminado en caliente, por ejemplo, utiliza grandes rodillos para mover un producto, a veces hasta 200 + rodillos, y cada rodillo individual tiene un motor de 10 potencia alimentado por un variador de bajo voltaje. Con tantos VFD en la acería, los ingenieros que especifican el equipo deben encontrar una solución que aborde la interferencia electromagnética, la corriente parásita de modo común y otros problemas que afectan comúnmente la longevidad de estos variadores.
La única solución comprobada es un cable blindado con cinta de cobre aplicada helicoidalmente y eléctricamente equilibrado con aislamiento de polietileno reticulado (XLPE) conforme a NFPA 79. Para obtener el mejor rendimiento, un diseño de cable con clasificación XHHW-2 600 V/1 kV o RHW-2 2 kV tiene excelentes propiedades dieléctricas para resistir los picos de voltaje generados durante las condiciones de funcionamiento.
Terminación adecuada
Si bien la selección del cable es importante para reducir los efectos de la alta frecuencia, la correcta terminación y conexión a tierra física del sistema es sumamente crítica. Las pruebas de campo han revelado que el blindaje de cinta de cobre del cable debe tener una terminación de 360° a tierra física en ambos extremos del variador y del motor del cable para aceptar una diferencia en el potencial de tierra. Es fundamental que el método de terminación correcto cree la ruta de impedancia más baja posible de la corriente y reduzca en gran medida la interferencia electromagnética conducida a la acería.
Los kits de terminación para el blindaje de cinta de cobre del cable pueden usarse con conectores de terminación. Los kits de terminación recomendados incluyen dos trenzas de tierra planas de cobre estañado que proporcionan una ruta de tierra física de baja impedancia adicional. Estas trenzas deben instalarse longitudinalmente a lo largo del blindaje de cinta de cobre, cortarse a la longitud más corta y terminarse en el interior de la caja del motor y el panel posterior en el gabinete del variador.
Service Wire Company ofrece un curso en línea completo sobre cables para variador de frecuencia, métodos de terminación y problemas comunes que ayudan a evitar que los VFD no tengan un desempeño adecuado, disponible de forma gratuita a través de Service Wire Academy.
Conclusión
Una acería es una red compleja de procesos. El más mínimo contratiempo puede tener un efecto dominó en toda la línea de producción. El cableado y el cable de cobre de bajo voltaje adecuados son una parte necesaria de este sistema superpuesto y, con los conocimientos y la instalación adecuados, pueden ayudar a mejorar la estabilidad y la productividad de cualquier planta industrial.
