El magnetismo no siempre es positivo 

El calor Inductivo no requerido una seria negativa 

Por David Sirmans 

Enfrentémoslo, el magnetismo es bonito. Si usted es de la misma generación como yo soy, su papá probablemente le mostró cómo un imán doblará la imagen en un televisor viejo blanco y negro. ¿No? Quizá sólo sucedió a nosotros los niños del tipo científico. De todos modos, después de que vi esa demostración particular por mi papá en el viejo televisor que guardo en el garaje, yo traté de replicarlo en un  nuevo televisor Sylvania de Súper lujo. Fue un modelo a color. Quizás diez años más tarde, esa televisión aun tiene un punto rosa justo a la mitad de la pantalla, que disminuyó mucho el entusiasmo asociado con mirar algo. Mi papá se queja acerca de ese incidente a la fecha. 

Hay una sinnúmero de usos diarios y positivos de imanes, como tener una cartilla de notas especialmente buena en el refrigerador o evitar que se caigan arandelas y tuercas. Sin embargo, además de mi cuento referido del infortunio, hay los efectos también negativos del fenómeno del magnetismo. ¿Quién entre nosotros ha tenido la desgracia de exponer una tarjeta de crédito o débito a ese dispositivo en la mayoría de los mostradores en el punto de venta que es marcado claramente "no ponga su tarjeta de crédito aquí".? Recuerdo claramente durante una llamada de servicio, me paré junto a un transformador de 125KVA cerca de 5 horas. Por supuesto, la tarjeta magnética a mi habitación de hotel estuvo en mi bolsillo del pantalón. Esa noche traté de abrir mi habitación con esa lave magnética unas 112 veces en una tentativa para evitar caminar los 200 metros hasta la recepción. Y tuve todavía que hacer la ardua jornada. 

El transductor dinámico (que hace una función de micrófono), los relevadores, motores eléctricos y transformadores, todos funcionan debido a energía magnética. Los que estamos familiarizados con la electricidad sabemos que los campos electromagnéticos, o EMF(por sus siglas en ingles), existen alrededor de los conductores eléctricos. La Ley del amperio indica que el campo magnético en el espacio alrededor de una corriente que lleva a un conductor es proporcional a la corriente eléctrica que sirve como su fuente, así como el campo eléctrico en el espacio es proporcional a su fuente. Básicamente, a mayor corriente por un alambre, más grande será la magnitud del EMF que lo rodea. La aplicación de esta ley como se aplica al mantenimiento industrial no puede ser clara al principio, así que lo referiré a la Figura 1 

La imagen termográfica en la Figura 1 fue tomada durante una inspección a una instalación industrial que pertenece a uno de nuestros clientes más grande. En este ejemplo, los conductores de fase que alimentan un panel de distribución de tres fases fueron dirigidos en el conducto de EMT del panel principal de distribución. Sin embargo, en vez de enrutar las tres fases juntas, trenzados, en una pieza de conducto, los alambres fueron enrutados separadamente, en tramos individuales. El resultado fue tres piezas diferentes de conducto, cada uno con varias terminales de cada fase individual. Los alambres de la Fase "A" todo en un tiraje de conducto, alambres de Fase "B" en otro, y la Fase "C" en otro más. Advierta que los único artículos "calientes" en la imagen son en si mismos los tirajes del conducto, no la conexión mecánica entre alambre y la sujeción, que vemos típicamente. 

¿Rascándose la cabeza? Las líneas magnéticas de flujo. El campo magnético que rodea a los conductores individuales de fase son los culpables. Esta bien, una rápida revisión. Hace muchos años, había un par de tipos que experimentaron con la electricidad, el magnetismo y pocas otras cosas llamados Faraday y Amperio. No me pregunte sus primeros nombres, esos datos fueron eliminados de mi memoria hace mucho tiempo. Pero he logrado retener los principios de las leyes nombradas por ellos. 

 

Figura 1 – Conducto caliente, Conexiones frías 

La Ley de Faraday indica que cualquier cambio en el ambiente magnético de un rollo de alambre inducirá un voltaje en ese rollo. El nombre del Sr. Faraday ha sido vinculado recientemente a la linterna de USD $9,95 que puede ordenar por la televisión que se enciende cuando usted la sacude. Básicamente cuando usted sacude la luz, un imán anda de aquí para allá por el centro de un rollo de alambre, induciendo el voltaje que es almacenado, entonces es liberado a la bombilla. Como si usted no lo hubiera descubierto!, ) ¿verdad? Muy sencillo. La función del mismo principio que hace este artículo notablemente económico (que por cierto, nunca requiere baterías) no es también responsable de la operación de un artículo-tan sencillo, el transformador de poder. La figura 2 es una imagen bastante buena de este concepto. 

 

Figura 2 - Faraday, de la lampara al transformador de energia 

Como lo mencionamos antes, la Ley de Amperio indica que el campo magnético en el espacio alrededor de una corriente eléctrica es proporcional a la corriente eléctrica que sirve como su fuente. Simplificado - que es cómo prefiero mis leyes físicas - a mayor cantidad de  corriente, más grande el tamaño del campo magnético que lo rodea. 

Las líneas magnéticas de flujo proceden en un modo perpendicular alrededor de un conductor de fase. Si ellos fueron enrutados juntos, estas líneas de flujo serían anuladas normalmente por las líneas opuestas de flujo generado en las otras dos fases de energía eléctrica. En una distribución de energía de 3 fases, como algunos de ustedes saben, cada fase esta 120 grados desfasada de la próxima. La fase A conlleva a la Fase B por 120 grados, y B a C por la misma cantidad. Este cambio de la fase causa que el EMF genere por las tres fases para cancelar el uno al otro fuera, asumiendo un relativamente pequeño diferencial en la corriente de una fase a la otra. 

¿Quizá usted ha oído de la regla de mano derecha? Haga su mejor imitación de Fonzie con su mano derecha. El pulgar representa la dirección del flujo actual en un conductor, los dedos representan la dirección que el campo magnético gira alrededor del conductor. Vea la Figura 3.

 

Figura 3 - Fonzie y Faraday, alegria con campos magneticos

Las líneas magnéticas de flujo generadas en el circuito en la imagen termográfica en la Figura 1 resonan por la materia conductiva de que el conducto es hecho. Muy parecido a como los macarrones gratinados o una rebanada sobrante de pizza que usted calienta en la sala de descanso son calentados por las ondas de RF de frecuencia del microondas que resonan por las moléculas de agua en ellos, las líneas magnéticas de flujo resonan por el conducto. Esta resonancia lo puede calentar a una temperatura suficiente para encender una materia de un punto álgido relativamente bajo, tal como polvo o pelusa. ¿Mencioné acerca de los productos secundarios del proceso industrial en el sitio referido del cliente es pelusa? La situación documentada en la imagen térmica en la Figura 1 fue peligrosa, posiblemente demasiado. 

Otro ejemplo es mostrado en la Figura 4. Los brackets que sostienen estos cables muestran una temperatura en la superficie de cerca de 200 grados Fahrenheit. Esto levanta un par de preocupaciones. El grado de aislamiento del cable es desconocido, pero podría estar muy bien debajo de 200 grados. Si empieza la falla debido a la temperatura, podríamos tener una falla grave. Adicionalmente, el recocido de algunos metales puede ocurrir en temperaturas tan bajas como 200° sobre una cantidad moderada de tiempo. Si el bracket falla estructuralmente, la tensión sería colocada en las conexiones trenzadas, llevando a la resistencia más alta y últimamente, a la falla. 

Tanto el conducto en la primera imagen térmica como el bracket en las segunda imágen, obviamente era metal ferroso. Un metal ferroso es cualquier metal que tiene Hierro como uno de sus componentes. Debido a las propiedades de los metales ferrosos, son susceptibles al calor cuando son expuesto al flujo magnético. El calor inductivo tiene varios usos dentro de la industria. He visto aplicaciones en superficies para cocinar. Cuándo el calor inductivo es utilizado, es increíblemente eficiente, y tiene una rampa muy rápida de tiempo. Esta eficiencia puede crear problemas graves cuando el calor inductivo no es deseado. Los ejemplos mostrados aquí son casos cuando nosotros no tendríamos calor, así que necesitamos tomar los pasos adecuados para evitarlo. 

El Código Eléctrico Nacional (de los EEUU) es muy específico acerca del número de conductores de fase permitidos en el conducto de un cierto diámetro interior. Especifica también el tamaño del alambre requerido para circuitos de una cierta calificación de corriente. La razón para estas especificaciones es de reducir la oportunidad del fuego eléctrico, desde que el calor es uno de los productos secundarios naturales de flujo corriente. El problema es los estándares de código de NEC es que no siempre son seguidos al agregar equipo a un  servicio eléctrico existente. El resultado de esta mala práctica podría ser una situación como se ilustra aquí. Si suficiente polvo o pelusa se hubieran acumulado entre las piezas del tubo alimentador duera del panel superior, el calor del tubo lo podría haber encendido. La peor parte de esa tragedia potencial es que habría sido completamente evitable.

 Figura 4 – Los Brackets aproximándose a los 200°F – lo suficientemente caliente para prender los materiales. 

Durante su próximo escaneo Infrarrojo, considere la posibilidad que esta condición podría existir en sus instalaciones. Tómese un tiempo extra para escanear fuera y alrededor de los paneles de circuitos y de control. Nuestros Termografístas rutinariamente pasan sus fieles 7515 de Mikron por todas partes del espacio eléctrico o espacio industrial donde ellos realizan las inspecciones eléctricas infrarrojas. Por esta práctica se obtuvo la imagen en la Figura 4, y ha tenido como resultado también el descubrimiento de problemas térmicos potencialmente peligrosos dentro de otros sistemas que no fueron parte de nuestra inspección original. 

Ponga especial atención a los detalles y el trabajar fuera de nuestro terreno conocido es lo que separa el éxito del fracaso. Tenga cuidado de lo poco que se conoce, a menudo dejado pasar, del calor magnético. La catástrofe que usted evite podría ser mucho peor que un punto rosa en una pantalla de televisión. 

Este artículo se presento originalmente como una presentación en ThermalSolutions, uno de los principales eventos de aprendizaje en el mundo de los termofrafistas infrarrojos. Para mayor información sobre la conferencia visite www.thermalsolutions.org 

David Sirmans es un ingeniero que esta a cargo del desarrollo de negocios en Power Distribution Service Inc. Pertenecio a la Armada, habiendo recibido su licenciatura en Ingeniería Eléctrica por el programa del Campus de la Armada. Dave es el padre orgulloso de seis niños, y pasa su tiempo libre entrenando a los pequeños y disfrutando de los magnificos paisajes de Georgia con su familia. El puede ser contactado en davidsirmans@pds-heatseeker.com