En la industria eléctrica, la optimización del flujo de energía es una preocupación primordial para los procesos de generación, transmisión y distribución. La clave es proporcionar y mantener uniones conductoras de baja resistencia mediante depósitos plateados.

La experiencia de campo y los estudios de laboratorio han demostrado que esto es especialmente cierto en el caso de las barras colectoras y las conexiones atornilladas de alta corriente. En concreto, las barras colectoras plateadas superan a las no plateadas al ofrecer una resistencia de contacto estable y una baja temperatura máxima de funcionamiento que aumentan la vida útil de la unión del bus. Y lo que es más importante, las juntas de resistencia de contacto estables reducirán la necesidad de un mantenimiento frecuente, disminuirán el tiempo de inactividad general de los equipos y reducirán en gran medida el riesgo de fallos catastróficos.

Las buenas prácticas de la industria recomiendan que todos los contactos del bus sean plateados. La mayoría de las especificaciones gubernamentales, de la IEEE y de los proveedores de seguros exigen que todas las conexiones de bus atornilladas estén chapadas de acuerdo con las especificaciones aplicables.

Uno de los elementos clave para un chapado eficaz de los contactos de las barras colectoras es la aplicación de un depósito uniforme de grosor suficiente para proporcionar protección contra la corrosión y un “efecto de nivelación” para aumentar la superficie de la unión del bus.

El chapado con cepillos, utilizando plata pura, proporciona una solución sencilla y rentable para el chapado in situ de los sistemas de bus durante el mantenimiento rutinario y también puede ser útil para mejorar el bus, en lugar de sustituirlo, cuando se desea aumentar la capacidad del generador o del sistema.

Los primeros años

En las centrales eléctricas más antiguas, se instalaban las barras colectoras de aluminio o cobre. Mientras que el rendimiento de una junta de bus sin recubrimiento podía ser suficiente hace años, las crecientes demandas de energía de hoy en día, dada la capacidad limitada y las economías de mercado, están obligando a los productores a mejorar la eficiencia y el rendimiento de todo el sistema.

Muchas de las primeras conexiones de los autobuses no se han soltado desde que se instalaron por primera vez en 1910. Las conexiones de autobús tienen varios factores que limitan su rendimiento durante la vida útil, entre ellos:

  • Irregularidades en las superficies de contacto
  • Contaminación por partículas antes de la instalación
  • Oxidación

Estos factores, cuando se combinan, tienen un efecto de aumento de la resistencia de contacto y de la temperatura y, por lo tanto, disminuyen la eficacia de la junta con el paso del tiempo, pudiendo causar fallos catastróficos. Incluso cuando es nueva, las imperfecciones de la superficie de cobre de la barra colectora hacen que sólo una fracción de esa superficie entre en contacto directo con su conexión. Según algunas estimaciones, esa fracción puede ser tan baja como el diez por ciento. Aunque el aumento de la fuerza de contacto puede aplanar las zonas altas, los efectos son mínimos y pueden incluso suponer una tensión no deseada en el sistema de fijación.

La formación de películas superficiales no conductoras debido a los contaminantes atmosféricos nocivos es también un factor que limita la fiabilidad de las juntas, incluso en los contactos atornillados. La fritura reducirá la resistencia de contacto de las películas de superficie fina, pero las películas más gruesas y tenaces pueden seguir presentando un problema que se verá magnificado por el aumento de la temperatura en la unión debido a la mayor resistencia. La fritura es la aparición de la ruptura dieléctrica de una película de contacto. Un gradiente de potencial de 100V/μm podría ser suficiente para provocar esta ruptura dieléctrica.

La oxidación del material de los autobuses es un hecho constante, a menos que se tomen medidas para evitarla con un revestimiento de barrera. La formación de capas de oxidación en el material del bus dentro de los empalmes provoca un aumento de la resistencia y, por lo tanto, un aumento de las caídas de tensión y de las temperaturas locales. Se ha informado de que la resistencia de la unión a través del bus sin recubrimiento puede aumentar más del 20% debido a la formación de oxidación. Los estudios han demostrado que el revestimiento de plata de las juntas del bus reduce significativamente la oxidación del material del bus en servicio.

Los efectos combinados de las superficies irregulares, la contaminación y la formación de películas superficiales no conductoras y la oxidación pueden crear “puntos calientes” que deteriorarán aún más la fiabilidad y el rendimiento de la junta.

Una articulación mejor

Las pruebas y la experiencia sobre el terreno han demostrado que se puede adoptar una medida sencilla para minimizar los efectos de las superficies de contacto irregulares y la formación de óxidos y otras películas superficiales en el rendimiento de las juntas. Este paso consiste en revestir la zona de unión con un material suave, conductor y resistente a la corrosión. La aplicación de un depósito de 0,0002″ a 0,0005″ de grosor, como plata, níquel o estaño, puede mejorar el rendimiento de la vida útil de la junta hasta en un 30% y reducir sustancialmente el mantenimiento.

El recubrimiento con un material blando, como la plata o el estaño, forma eficazmente una junta de compresión en las superficies a conectar. La fuerza aplicada al atornillar las superficies aprieta el material conductor en las zonas bajas, lo que aumenta eficazmente el área de contacto y disminuye la resistencia general de la unión.

Las pruebas han demostrado que estos materiales ralentizan en gran medida la formación de óxido de cobre y otras películas superficiales, maximizando la conductividad y minimizando el calor. Una junta plateada permite el funcionamiento a una temperatura más alta sin que la junta se degrade a lo largo de su vida útil. El resultado final, con el tiempo, es un aumento significativo del rendimiento, la eficiencia, la economía y la reducción del mantenimiento.

Debido a la suavidad de la plata, puede adaptarse con mayor precisión a los contornos y hendiduras de la pieza original, aumentando las áreas de contacto reales. La plata proporciona una buena conexión eléctrica evitando la formación de óxido de cobre en las caras de contacto. El recubrimiento de níquel ha mostrado algunas ventajas en cuanto a costes, pero la plata muestra un mayor rendimiento y eficiencia de funcionamiento, mostrando menos resistencia y manteniendo temperaturas más bajas mientras está en servicio.

El chapado de la conexión mediante un baño de plata con cianuro resuelve el problema de proporcionar un espesor suficiente, pero es costoso y requiere mucho tiempo. En el caso de las barras colectoras, deben retirarse completamente del sistema y enviarse fuera para su chapado. Por lo tanto, el mayor tiempo de interrupción que requiere este método puede resultar poco atractivo.

La galvanoplastia, realizada mediante el Proceso SIFCO®, puede completarse in situ con un mínimo desmontaje, durante cualquier parada planificada sin necesidad de retirar el equipo de su ubicación. Para garantizar la seguridad de los operarios y de las personas de los alrededores, SIFCO ASC utiliza plata sin cianuro en su proceso de chapado. Este proceso de revestimiento portátil aplica con precisión la plata sin cianuro a una velocidad de 0,020″ por hora, produciendo un acabado suave y uniforme. Las dos caras de una junta de cobre de 4″ x 4″ pueden enmascararse fácilmente y revestirse con 0,0003″ de plata en menos de 15 minutos.

El grosor deseado para cada aplicación y/o pieza en particular se calcula antes del revestimiento. SIFCO ASC utiliza medidores digitales de amperios-hora para controlar con precisión el grosor del chapado y garantizar unos acabados suaves y un chapado uniforme.

Un acabado liso y un depósito uniforme de suficiente grosor mejorarán significativamente la fiabilidad y el rendimiento de la unión eléctrica.

Mejora del sistema de conductos de autobuses en la presa de Fontana de la TVA

Como parte del amplio programa de modernización de la red hidroeléctrica de la TVA, los sistemas de conductos eléctricos se sustituyen a veces por sistemas nuevos suficientemente dimensionados para las nuevas capacidades de salida de las unidades. Esto ocurre cuando la potencia nominal de una unidad generadora se incrementa más allá de las capacidades de su correspondiente sistema de conductos de bus o cuando la disposición física de la planta debe cambiar para acomodar otros equipos nuevos. Sin embargo, TVA ha demostrado con éxito que muchos sistemas de bus más antiguos pueden ser recalificados a ampacidades más altas mediante el uso de revestimiento de escobillas en el lugar para aumentar la capacidad de transporte de corriente del bus. El éxito depende en gran medida de las uniones atornilladas modificadas porque deben ser estables, fiables y funcionar con una resistencia de contacto reducida para un rango de funcionamiento más amplio. Todo esto puede lograrse con un coste mucho menor que la sustitución de los autobuses.

TVA ha conseguido un ahorro sustancial al optar por chapar las conexiones desnudas existentes en lugar de actualizarlas a un nuevo sistema de bus. Las conexiones atornilladas se platearon in situ durante las paradas programadas.
Pasos de la operación:

  • Limpie mecánicamente las superficies de contacto para eliminar los óxidos pesados.
  • Limpie con disolvente el contacto y la superficie adyacente para eliminar cualquier rastro de aceite u otros residuos.
  • Máscara para definir la zona a chapar.
  • Preparación electroquímica
  • Placa de la pieza
  • Retire el enmascaramiento

Conclusión

El rendimiento de las juntas de contacto depende del mantenimiento de una baja resistencia. La conductividad de la junta se deteriorará naturalmente con el tiempo debido a los rigores del servicio, así como a fuerzas naturales como la oxidación y la humedad.

Las pruebas han demostrado que el revestimiento de las juntas de los buses con un espesor de plata de 0,0003″ a 0,0005″ mejora considerablemente su vida útil. El chapado selectivo in situ con plata sin cianuro puede ser el enfoque más económico, ya que elimina la necesidad de desmontar los componentes y transportarlos a una instalación de chapado externa, a la vez que proporciona rápidamente un depósito de calidad superior y espesor uniforme que resistirá la prueba del tiempo.

Para más información sobre sus conexiones de autobús plateadas, póngase en contacto con nosotros en el 800-765-4131 o en info@sifcoasc.com.