¿Cómo prevenir la oxidación en las conexiones de barras colectoras de aluminio?

Por qué las juntas de barras colectoras de aluminio se oxidan más rápido que el cuerpo del conductor

El aluminio reacciona con el oxígeno casi instantáneamente una vez que se expone una superficie nueva, formando una fina película de óxido de aluminio. En el tramo conducto unbierto, esta película es realmente protectora, pero en una unión atornillada o sujeta con abrazadera se convierte en un problema porque el óxido de aluminio es un aislante eléctrico, no un conductor. Si se deja en su lugar, esta película aumenta la resistencia de contacto en la unión y la resistencia se convierte directamente en calor bajo carga. un barra colectora de alta corriente Una conexión que transporta varios miles de amperios puede experimentar un aumento de temperatura localizado de 20 a 40 grados Celsius por encima del conductor circundante simplemente porque nunca se eliminó una fina capa de óxido antes del montaje.

La humedad, los contaminantes industriales y el aire salado de las costas aceleran aún más este proceso. En un entorno industrial estándar, una junta de aluminio sin tratar puede mostrar un crecimiento de óxido mensurable en un plazo de 90 días; en regiones costeras o de alta humedad, esa ventana se acorta a unas semanas. Por eso toda persona respetable barra colectora de distribución de energía El procedimiento de instalación trata la preparación de la junta como un paso distinto, aparte del simple ajuste de los pernos.

Seis pasos prácticos para prevenir la oxidación en la articulación

La siguiente secuencia refleja la práctica estándar utilizada en instalaciones de subestaciones y barras colectoras industriales, y se aplica tanto a construcciones nuevas como a trabajos de modernización en una instalación existente. sistema de barras eléctricas .

1. Desgaste mecánicamente la superficie de contacto. Utilice un cepillo de alambre de acero inoxidable o una almohadilla abrasiva fina para eliminar la capa de óxido visible hasta llegar al metal brillante. Nunca utilice un cepillo que haya tocado cobre previamente, ya que las partículas de cobre incrustadas crean corrosión galvánica en el aluminio.
2. Aplique compuesto para juntas en cuestión de minutos. Se debe aplicar un compuesto para juntas inhibidor de óxido (generalmente una grasa con partículas de zinc o aluminio) inmediatamente después de la abrasión, antes de que pueda formarse una nueva película de óxido. El compuesto desplaza el aire y la humedad de las irregularidades microscópicas de la superficie.
3. Vuelva a lijar a través del compuesto. Pasar el cepillo de alambre a través del compuesto aplicado rompe cualquier óxido que se haya formado en los segundos posteriores a la limpieza, incrustando nuevos puntos de contacto conductores.
4. Seleccione el material del conector correcto. Las uniones de aluminio con aluminio deben utilizar herrajes de aluminio o aleación de aluminio; Las transiciones de aluminio a cobre requieren un bimetálico certificado. conector de barra colectora para evitar la acción galvánica entre metales diferentes.
5. Apriete según las especificaciones del fabricante. Las uniones con poco torque dejan espacios por donde entran el aire y la humedad; las juntas demasiado apretadas pueden agrietar la capa del compuesto protector de óxido o deformar el aluminio. Ambos extremos acortan la vida conjunta.
6. Sellar y aislar la junta terminada. Las botas termorretráctiles, la cinta aislante o una carcasa completamente cerrada evitan la entrada de humedad, polvo y condensación durante la vida útil de la instalación.

Elección de tratamientos de superficie y revestimiento: una comparación

Las opciones de revestimiento y revestimiento afectan tanto la resistencia a la oxidación inicial como el intervalo de mantenimiento a largo plazo de una junta. La siguiente tabla resume las opciones comunes utilizadas en soluciones de sistemas de barras hoy.

Cuando el entorno es particularmente duro, muchos ingenieros abandonan por completo las uniones atornilladas abiertas y especifican una Barra colectora tubular completamente aislada , que envuelve el conductor en una capa de PTFE, resina epoxi o caucho de silicona EPDM para que la junta nunca quede expuesta al aire libre después de la puesta en servicio.

Aislamiento y protección ambiental más allá de la junta

La prevención de la oxidación no se limita al punto de conexión. La longitud total de un Barra colectora tubular de aleación de aluminio Se beneficia de estrategias de protección ambiental que reducen la exposición general del metal desnudo:

• Aplicar anodizado o una capa protectora transparente a tramos expuestos en instalaciones al aire libre o costeras.
• Usando un Barra colectora tubular de PTFE or Barra colectora tubular de caucho de silicona EPDM Chaqueta donde el conductor pasa a través de zonas corrosivas o químicamente activas.
• Mantener un espacio libre y ventilación adecuados para que la condensación no se acumule en la superficie del conductor durante la noche.
• Instalar soportes de barras colectoras y aisladores de postes clasificados para la clase de voltaje específica, manteniendo el conductor mecánicamente estable para que las uniones no se estresen repetidamente por vibración o expansión térmica.

Para sitios en transición a un Electroducto compacto de alta densidad or a Sistema de electroductos de alto y bajo voltaje , el propio recinto actúa como primera línea de defensa, ya que el conductor nunca está expuesto directamente al aire libre excepto en los puntos de inspección.

Programa de inspección para detectar la oxidación antes de que cause fallas

Incluso las juntas correctamente instaladas se benefician de revisiones periódicas, ya que el desgaste de la junta, la vibración y los ciclos térmicos pueden aflojar gradualmente una conexión a lo largo de años de servicio.

Un escaneo térmico que indique más de 10 grados Celsius por encima de una articulación sana equivalente en la misma Barra colectora eléctrica de baja tensión El funcionamiento generalmente se trata como una señal de advertencia temprana y se programa su desmontaje en la próxima parada planificada.

Errores comunes que aceleran la oxidación

La experiencia de campo en proyectos de modernización industrial y de subestaciones señala un pequeño conjunto de errores recurrentes:

• Reutilizando un cepillo de alambre que también se ha utilizado en conductores de cobre, introduciendo partículas de cobre que desencadenan la corrosión galvánica.
• Retrasar la aplicación del compuesto después de raspar la superficie, permitiendo que se forme una nueva capa de óxido antes de sellar la junta.
• Mezcla de hardware de aluminio y cobre directamente sin un conector bimetálico nominal.
• Saltarse las comprobaciones de nuevo torque después del primer ciclo térmico después de la puesta en servicio, cuando el hardware se asienta y la fuerza de sujeción puede disminuir.
• Elegir una estructura de soporte genérica en lugar de un sistema de soporte diseñado para el diámetro de la barra colectora y la corriente nominal específicos, lo que puede permitir micromovimientos que perturben repetidamente el sello de la junta.

Preguntas frecuentes

¿El aluminio anodizado todavía necesita compuesto para juntas en las conexiones?

Sí. El anodizado protege la superficie del conductor abierto, pero la capa anodizada en sí no es conductora y debe retirarse en el área de contacto antes de aplicar el compuesto y realizar la conexión.

¿Se pueden conectar barras colectoras de aluminio directamente a terminales de equipos de cobre?

No sin un conector de transición bimetálico. El contacto directo entre aluminio y cobre en presencia de humedad crea una celda galvánica que corroe rápidamente el lado de aluminio.

¿Con qué frecuencia se debe volver a aplicar el compuesto para juntas?

La mayoría de los fabricantes recomiendan inspeccionar el estado del compuesto cada tres a cinco años, o antes en entornos costeros, industriales o de alta humedad donde la funda de sellado puede degradarse más rápido.

¿Una barra colectora completamente aislada es inmune a la oxidación?

La cubierta aislada reduce en gran medida la exposición, pero cualquier junta, derivación o punto de terminación donde el conductor esté expuesto para la conexión aún requiere la misma preparación de la superficie y aplicación del compuesto descrito anteriormente.