Caja de blindaje de aluminio 5052 fabricada mediante torneado CNC
Las cajas de blindaje de aluminio 5052 torneadas con CNC proporcionan blindajes de corona y de gradación sin juntas y de alta precisión para sistemas de transmisión UHV de 1100 kV, GIS, transformadores y pasamuros de alta tensión. Descubre los materiales, el proceso y las especificaciones.
Introducción
Los sistemas de transmisión de ultraalta tensión (UAT) que funcionan a 1100 kV plantean exigencias extraordinarias a todos y cada uno de los componentes de la cadena de energía. A estos potenciales extremos, el control del campo eléctrico en torno a los accesorios energizados es fundamental para evitar descargas de corona, interferencias de radio y la degradación del aislamiento. Las carcasas de blindaje conformadas con precisión —fabricadas mediante repulsado de metal con CNC— son la solución contrastada. Este artículo analiza por qué los anillos y carcasas de blindaje de aluminio 5052 fabricados mediante repulsado de metal (conformado por rotación) son la opción preferida para la transmisión UHV de 1 100 kV, las subestaciones GIS y los equipos transformadores.
El papel de las cajas de blindaje en el transporte de UHV
En los equipos de conmutación de UHV, los pasacables y las terminaciones de los transformadores, los bordes afilados y los accesorios de radio reducido generan campos eléctricos locales intensos. Los anillos de nivelación y las cajas de blindaje suavizan estos campos al presentar una superficie conductora amplia, continua y redondeada. Su rendimiento depende de tres factores:
- Precisión geométrica: el perfil debe coincidir exactamente con el diseño eléctrico
- Calidad de la superficie: las superficies pulidas y sin defectos evitan la aparición del efecto corona.
- Limpieza: las cavidades internas deben estar libres de residuos metálicos que puedan comprometer el aislamiento.
¿Por qué el aluminio 5052?
La aleación de aluminio 5052 es un material ideal para componentes de blindaje de alta tensión:
- Excelente conformabilidad: el 5052 responde bien a la deformación plástica en varias etapas del conformado por rotación, lo que permite obtener perfiles profundos y lisos sin que se produzcan grietas.
- Resistencia a la corrosión: la aleación de magnesio proporciona una gran resistencia a la intemperie durante décadas de servicio.
- Resistencia y ligereza: un peso menor reduce las cargas de montaje sobre los aislantes de porcelana y compuestos
- Buena conductividad: adecuada para tareas de nivelación y blindaje a potenciales de UHV
- Pulibilidad: permite obtener el acabado especular necesario para la supresión del efecto corona
Los grados relacionados, como el aluminio 1060 y el 5A02, también se utilizan ampliamente en toda la gama de productos de blindaje UHV, y se seleccionan en función de los requisitos eléctricos y mecánicos específicos.
El proceso de torneado de metales con CNC
El conformado por torneado CNC de metales permite fabricar la carcasa de blindaje a partir de una única pieza plana de aluminio. La pieza se sujeta en un torno de torneado, se hace girar a alta velocidad y se va conformando progresivamente sobre un mandril mediante rodillos controlados por ordenador. En comparación con las construcciones soldadas o prensadas, el conformado por torneado ofrece:
- Construcción monobloque sin juntas: sin cordones de soldadura que puedan provocar concentraciones de campo, puntos de efecto corona o riesgos de fatiga
- Tolerancias estrictas: precisión dimensional de ±0,1 mm en las interfaces críticas, verificada mediante una máquina de medición por coordenadas (CMM) y una inspección al 100 % de las dimensiones críticas.
- Superficies internas limpias: un proceso de conformado sin virutas ni residuos que cumple los requisitos de limpieza de grado eléctrico.
- Integridad gracias al endurecimiento por deformación: la reorientación de la estructura cristalina mejora la resistencia mecánica y la estabilidad dimensional a largo plazo
- Flexibilidad de diseño: los nuevos diámetros y perfiles solo requieren un nuevo mandril, lo que permite llevar a cabo proyectos personalizados de UHV sin necesidad de realizar una elevada inversión en matrices.
Un proceso de fabricación típico combina el repujado de metales con el mecanizado CNC de las interfaces de montaje, el desbarbado y el redondeado de cantos, el pulido a espejo y tratamientos superficiales opcionales.
Gama representativa de productos de blindaje de UHV
Los fabricantes con amplia experiencia en el torneado de metales suministran protectores de aluminio torneado para el sector de la transmisión y distribución de UHV en una amplia gama de tamaños; por ejemplo:
| Parte | Material | Espesor | Superficie | Tamaño |
|---|---|---|---|---|
|
Escudo UHV |
AL1060 |
1,5 mm |
Pulido |
Ø197 × H255 |
|
Escudo UHV |
AL5052 |
2,0 mm |
Pulido |
Ø320 × H49 |
|
Escudo UHV |
AL1060 |
2,0 mm |
Pulido |
Ø510 × H105 |
|
Escudo UHV |
AL1060 |
3,0 mm |
Pulido |
Ø600 × H468 |
Además de los escudos, esta misma tecnología de torneado de metal permite fabricar conjuntos de aluminio torneados para sistemas de distribución eléctrica (GIS), componentes de clasificación para pasamuros de alta tensión y cajas eléctricas, sustituyendo a menudo las estructuras soldadas tradicionales compuestas por varias piezas por formas integradas sin juntas.
Normas de calidad e ingeniería
En el caso de los componentes de grado UHV, el control de calidad es imprescindible. Los principales proveedores se esfuerzan por:
- Tolerancia general GB/T 1804-m y tolerancia geométrica GB/T 1184
- Inspección al 100 % de las dimensiones críticas con verificación mediante máquina de medición por coordenadas (CMM)
- Desbarbado, redondeo de aristas y normas de limpieza para aplicaciones eléctricas
- Cavidades internas limpias y sin contaminación: algo esencial para la seguridad del aislamiento
- Revisión técnica de los planos del cliente con comentarios sobre la viabilidad de la fabricación, normalmente en un plazo de 24 horas
Aplicaciones
Las cajas de protección de aluminio torneadas con CNC sirven para:
- Líneas de transmisión de 1 100 kV y otras líneas de transmisión de ultraalta tensión (UAT), así como subestaciones
- Aparamenta aislada con gas (GIS)
- Componentes de transformadores de alta tensión
- Pasamuros de alta tensión
- Cajas eléctricas y elementos estructurales conductores
Conclusión
La combinación de aluminio 5052, torneado de metal sin costuras mediante CNC, una precisión de ±0,1 mm y superficies pulidas de grado eléctrico convierte a las cajas de protección torneadas en la opción más fiable para los sistemas de transmisión UHV de 1100 kV. Al sustituir los conjuntos soldados de varias piezas por componentes torneados de una sola pieza, los fabricantes reducen el riesgo de efecto corona, mejoran la fiabilidad del sellado y prolongan la vida útil en las infraestructuras eléctricas más exigentes del mundo.
