¿Qué es una bobina de acero eléctrico? GO frente a NGO, propiedades clave y por qué las pérdidas fijan el precio

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¿Qué es una bobina de acero eléctrico? GO frente a NGO, propiedades clave y por qué las pérdidas fijan el precio

Una bobina de acero eléctrico se vende por una sola cosa: pocas pérdidas en un campo magnético alterno. Esta guía explica cómo el silicio, la orientación del grano, el espesor y el recubrimiento crean esa propiedad, cómo leer una ficha técnica y por qué las pérdidas deciden la eficiencia, el calentamiento y el precio.

En la línea de corte longitudinal de nuestra planta de Hunan, una bobina de grano orientado de más de tres toneladas se desenrolla, se corta y se vuelve a enrollar: 1.250 mm de bobina madre se convierten en flejes de 900 mm con bordes limpios y rebaba dentro de 0,02 mm. Unas horas después, los flejes pasan al corte o al troquelado y acaban en el núcleo de un transformador de distribución.

La bobina de acero eléctrico, a menudo llamada bobina de acero al silicio, es donde empieza esa cadena. Es una aleación de hierro y silicio diseñada para conducir flujo magnético, no para soportar cargas. Una tonelada de acero estructural se compra por su resistencia; una tonelada de acero eléctrico, por el poco calor que genera en un campo magnético alterno.

Este artículo responde a las preguntas que más nos hacen: qué es el material, en qué se diferencian GO y NGO, cómo leer las cifras de una ficha técnica, cómo afectan las pérdidas a la máquina terminada y por qué el mismo grado puede cotizarse a precios distintos.

Puntos clave

Los rangos que siguen proceden de normas públicas y grados habituales y sirven para entender el producto. Para una bobina concreta valen los valores medidos del certificado de acería.

El acero eléctrico se entrega en bobinas y después se corta o troquela en piezas de núcleo.
El acero eléctrico se entrega en bobinas y después se corta o troquela en piezas de núcleo.

En qué se diferencia del acero común: cuatro palancas de diseño

Lo especial del acero eléctrico no es una receta, sino cuatro palancas ajustadas a la vez: composición, orientación del grano, espesor y recubrimiento. Entendiendo estas cuatro se entiende el producto.

Las cuatro palancas: el silicio sube la resistividad, la orientación alinea la dirección fácil, la chapa fina reduce las corrientes parásitas y el recubrimiento aísla una chapa de otra. Dibujo: HXES.
Las cuatro palancas: el silicio sube la resistividad, la orientación alinea la dirección fácil, la chapa fina reduce las corrientes parásitas y el recubrimiento aísla una chapa de otra. Dibujo: HXES.

1. Composición: el silicio sube la resistividad

El hierro puro tiene una resistividad de unos 0,10 μΩ·m; con un 3 % de silicio sube a unos 0,45–0,50 μΩ·m. Como regla práctica, cada 1 % de silicio añade más de 0,1 μΩ·m.

La resistividad importa porque las pérdidas por corrientes parásitas son inversamente proporcionales a ella: varias veces más resistividad significa varias veces menos pérdidas. Esa es la función principal del silicio, más que la resistencia mecánica o a la corrosión. El precio es real:

Por eso más silicio no siempre es mejor. El grano orientado suele quedarse cerca del 3 % con inhibidores; el no orientado va del 0,5 al 3,5 % y algunos grados altos añaden aluminio para subir aún más la resistividad.

2. Orientación del grano: alinear los dominios con el flujo

El hierro es un cristal cúbico cuyo comportamiento magnético depende mucho de la dirección; la dirección <001> es la que se magnetiza más fácilmente.

Esto fija su uso. El flujo de un transformador tiene un recorrido fijo, así que el GO puede llevarse al límite; en un motor el flujo gira con el rotor y solo encaja el NGO.

3. Espesor: las corrientes parásitas siguen el cuadrado

Las pérdidas por corrientes parásitas son aproximadamente proporcionales al cuadrado del espesor. Pasar de 0,35 a 0,27 mm baja ese componente a cerca del 60 % en teoría, una reducción de un 40 %. Pero la chapa fina tiene costes:

El espesor es, por tanto, un equilibrio entre pérdidas, coste y proceso: los transformadores de 50 Hz suelen usar GO de 0,18–0,30 mm, los motores industriales NGO de 0,35–0,50 mm y solo los diseños de alta frecuencia o alta eficiencia bajan de 0,20 mm.

4. Recubrimiento: mitad aislamiento, mitad proceso

El recubrimiento del acero eléctrico cumple cuatro funciones:

Los tipos habituales son recubrimientos inorgánicos (como las clases C5 y C6), semiorgánicos y autoadhesivos para núcleos pegados. Ponga el código del recubrimiento en el contrato: decide si el acero puede recocerse, sumergirse en aceite y si la resistencia entre chapas es suficiente.

GO y NGO: dos rutas técnicas

AspectoGrano orientado (GO / CRGO)Grano no orientado (NGO / CRNGO)
Estructura de granoTextura Goss, muy alineada con el laminadoOrientación aleatoria, isótropo
Anisotropía magnéticaFuerte, óptima en el laminadoDébil, parecida en todas direcciones
Silicio / aluminioCerca del 3 % Si con inhibidores0,5–3,5 % Si, algunos grados con Al
Espesor habitual0.18–0.35 mm0.35–0.65 mm (0.20)
Nivel de pérdidasMuy bajo en el laminadoMedio, gran dispersión entre grados
InducciónB8 > 1.85 TB50 > 1.60 T
Usos principalesTransformadores de potencia y distribución, reactoresMotores, generadores, compresores, motores de electrodomésticos
ProcesamientoSensible a la dirección; el anidado debe respetarlaLibre de dirección; alto aprovechamiento
Nivel de precioAlto (proceso largo, menor rendimiento)Bajo a medio, gran dispersión entre grados

Un atajo habitual es «GO para transformadores, NGO para motores». Vale en la mayoría de los casos, pero simplifica. Con más precisión:

Los grados de Baosteel muestran cómo se lee la designación:

GradoEspesorTipoPérdidas máx. (W/kg)Inducción mín.
B23R0850.23 mmGO, dominios refinados0.85 · P17/50B8 1.87 T
B27P0950.27 mmGO, alta permeabilidad0.95 · P17/50B8 1.88 T
B30P1050.30 mmGO, alta permeabilidad1.05 · P17/50B8 1.88 T
B30G1300.30 mmGO, convencional1.30 · P17/50B8 1.80 T
B35A3000.35 mmNo orientado3.00 · P15/50B50 1.62 T
B50A4700.50 mmNo orientado4.70 · P15/50B50 1.64 T
B50A8000.50 mmNo orientado8.00 · P15/50B50 1.70 T

El patrón es sencillo: las dos primeras cifras son el espesor nominal ×100 mm, la letra es el tipo y las últimas cifras son las pérdidas garantizadas ×100. B30P105 es, por tanto, GO de alta permeabilidad de 0,30 mm con pérdidas garantizadas de 1,05 W/kg. Las letras varían algo entre acerías, pero «espesor + pérdidas» es común a todas.

Cómo leer una ficha técnica: seis parámetros

ParámetroGrano orientadoGrano no orientadoCómo leerlo
Espesor0.18–0.35 mm0.35–0.65 mmEspesor nominal más variación, que afecta al apilado
Ancho600–1250 mm800–1250 mmFija el aprovechamiento y el número de cortes longitudinales
Pérdidas< 1.1 W/kg · P17/50< 3.5 W/kg · P15/50El máximo garantizado del grado
InducciónB8 > 1.85 TB50 > 1.60 TDecide lo compacto que puede ser el núcleo
RecubrimientoC5 · C6C5 · C6Decide recocido, inmersión en aceite y pegado
NormasGB/T 2521.2 · IEC 60404-8-7 · ASTM A876GB/T 2521.1 · EN 10106 · ASTM A677Base de la aceptación; indíquela en el contrato

(1) Las condiciones de ensayo de las pérdidas son distintas

El grano orientado se clasifica a P17/50 (1,7 T, 50 Hz) y el no orientado a P15/50 (1,5 T, 50 Hz), porque los núcleos de transformador trabajan a unos 1,6–1,7 T y los de motor sobre todo a 1,5–1,6 T. Comparar una cifra P17/50 con una P15/50 no tiene sentido.

(2) Las pérdidas NGO de la tabla son las de los grados altos

El NGO va en realidad de unos 2,5 a 8 W/kg, mucho más amplio que el GO. Cuando vea «< 3,5», pregunte qué espesor y qué grado.

(3) La inducción decide el tamaño del núcleo

La inducción se pasa por alto a menudo, pero fija la sección del núcleo. Con 0,05 T menos, el núcleo es mayor para la misma potencia, los devanados de cobre más largos y suben las pérdidas en carga y el coste.

(4) Las pérdidas son un valor garantizado, no medido

El grado da un techo; los valores reales varían de bobina a bobina. Las secciones sobre pérdidas y precio explican por qué importa.

(5) El método de medida importa

Las pérdidas se miden normalmente con el cuadro de Epstein (tiras de 30 × 300 mm) o con un probador de lámina única según GB/T 3655 / IEC 60404-2. Las tensiones de corte de las probetas, el apilado y la temperatura influyen, así que indique el método al comparar laboratorios.

Por qué importan las pérdidas

1. Las pérdidas tienen tres partes

A 50 Hz y 0,30 mm el reparto es de aproximadamente un 60 % de histéresis, un 30 % de corrientes parásitas y un 10 % anómalas, y cambia con el espesor y la frecuencia. Importa: donde domina la histéresis, la mejora viene del material y del recocido; donde dominan las corrientes parásitas, de chapa más fina y del recubrimiento.

Reparto típico de las pérdidas a 50 Hz y 0,30 mm; la proporción cambia con el espesor y la frecuencia. Dibujo: HXES.
Reparto típico de las pérdidas a 50 Hz y 0,30 mm; la proporción cambia con el espesor y la frecuencia. Dibujo: HXES.

2. Cómo llegan a la máquina terminada

Transformadores: las pérdidas en el núcleo son las pérdidas en vacío. Se consumen las 24 horas mientras el transformador está energizado, sea cual sea la carga, durante las 8.760 horas del año. Fijan la clase de eficiencia (por ejemplo GB 20052 en China o Ecodiseño Tier 2 en la UE) y el calentamiento; como regla práctica, cada 6–8 °C de más reducen aproximadamente a la mitad la vida del aislamiento.

Motores: las pérdidas en el núcleo son parte de las pérdidas totales y, con las del cobre, fijan la clase de eficiencia y el calentamiento. Los motores de alta eficiencia (IE3/IE4) son especialmente sensibles, porque las pérdidas en el cobre ya son bajas y crece el peso de las del núcleo.

Ruido: la vibración por magnetostricción depende de la inducción y de la orientación. Los recubrimientos de tensión y el refinado de dominios del GO influyen directamente en el ruido, por eso los transformadores de bajo ruido especifican grados concretos.

3. Cuánto vale 0,01 W/kg

Parece poco. Visto de otra forma:

Energía adicional por una diferencia de pérdidas en un núcleo GO de 1,5 t energizado todo el año. Dibujo: HXES.
Energía adicional por una diferencia de pérdidas en un núcleo GO de 1,5 t energizado todo el año. Dibujo: HXES.

Un límite debe quedar claro: la inducción y la frecuencia reales difieren de las de ensayo, así que una diferencia de pérdidas no puede extrapolarse linealmente. Este cálculo sirve para juzgar órdenes de magnitud y comparar opciones, no como promesa de ahorro exacto.

4. Por qué el «mismo grado» puede tener pérdidas distintas

Es la trampa en la que más caen los compradores. Bobinas del mismo grado de coladas distintas pueden medir distinto dentro del máximo garantizado, por:

Es decir, el grado solo fija un techo; no dice cuánto mide la bobina que tiene en las manos. Por eso que la cotización muestre valores medidos es un detalle que marca diferencia.

Cómo afectan las pérdidas a la cotización y la aceptación

Lo habitual es cotizar por grado: un precio para B30P105, otro para B30G130. Es sencillo, pero oculta la dispersión dentro de un grado, que en un transformador, donde cuenta cada 0,01 W/kg, es dinero real. Nosotros la ponemos sobre la mesa:

Trazabilidad de la colada al núcleo terminado: cada paso conserva el número del anterior. Dibujo: HXES.
Trazabilidad de la colada al núcleo terminado: cada paso conserva el número del anterior. Dibujo: HXES.

Una forma más útil de comparar ofertas: no compare solo el precio por tonelada; compare «coste de material por núcleo + 20 años de energía en vacío». Lo primero se ve, lo segundo está oculto, y lo oculto suele ser mayor.

De la bobina al núcleo: dónde el procesamiento sube las pérdidas

Una buena bobina puede estropearse en el procesamiento. No es exageración: es la fuente de pérdidas más olvidada.

PasoQué se haceControles clave
Desbobinado / corte longitudinalBobina ancha cortada en flejesRebaba de borde, sable, tensión de rebobinado
Corte a medida / a ingleteFlejes cortados en laminaciones; GO a menudo con juntas a 45°Precisión angular, tolerancia de longitud
TroqueladoLaminaciones de estator y rotor o de transformadorHolgura de matriz, golpes por minuto, desgaste del filo
ApiladoLaminaciones apiladas en núcleos, alternadas o step-lapFactor de apilamiento, fuerza de apriete, aislamiento
RecocidoAlivia las tensiones del procesoCiclo térmico, atmósfera, tolerancia del recubrimiento
Barnizado / pegadoCurado y aislamientoEspesor de película, temperatura de curado
Equipos de alimentación de bobinas
Equipos de alimentación de bobinas

(1) Rebaba excesiva

La rebaba une chapas vecinas y cortocircuita el camino de las corrientes parásitas. La rebaba del corte longitudinal suele limitarse a ≤ 0,02 mm, y la del troquelado aún más. Con holgura de matriz incorrecta o filos gastados crece en silencio y no se ve a simple vista.

(2) Tensiones de corte sin eliminar

El corte deforma plásticamente una franja de unos 5–10 mm junto al borde y sube las pérdidas locales. En estatores de motores pequeños los dientes son estrechos, así que esa franja pesa mucho. El recocido de alivio de tensiones (unos 750–820 °C, atmósfera no oxidante) recupera buena parte de las pérdidas, siempre que el recubrimiento soporte la temperatura.

(3) Método de corte equivocado

El corte láser deja una zona afectada por el calor y una capa refundida que dañan la estructura del grano orientado más que el troquelado; el hilo y el chorro de agua dejan buenos bordes pero son lentos. Para series, el troquelado es lo más estable.

(4) Recubrimiento dañado

Arañazos, pliegues, contaminación con aceite o una combustión incompleta en el recocido provocan fallos locales de aislamiento. Los cortocircuitos entre chapas realimentan el sobrecalentamiento local y el daño, y acaban como un calentamiento anormal.

(5) Apilado y apriete excesivos

Algo de apriete es necesario, pero demasiada compresión sube las pérdidas, sobre todo en GO. Lo habitual es un factor de apilamiento de 0,95–0,97; demasiado flojo aumenta el ruido y la vibración.

Dónde encaja HXES en esta cadena

Cubrimos dos etapas, material y procesamiento. Nuestra oficina de Guangzhou se ocupa de cotizaciones, documentos y exportación; la planta de Hunan hace corte longitudinal, corte a medida, corte step-lap a inglete, troquelado y apilado de núcleos. El espesor de entrada es de 0,18–0,50 mm con bobinas madre de hasta 1.250 mm de ancho; la tolerancia de ancho de corte es de ±0,2 mm y la rebaba ≤ 0,02 mm, y las ventanas y diagonales de los núcleos se ajustan al plano.

Cómo elegir un grado y seis errores frecuentes

Cinco pasos

Seis errores

Aplicaciones típicas

AplicaciónTipo habitualEspesorEn qué fijarse
Transformadores de potencia y distribuciónGO0.18–0.30 mmPérdidas, inducción, ruido, recubrimiento resistente al aceite
Reactores y transformadores de medidaGO0.23–0.30 mmPérdidas, pérdidas cerca de entrehierros
Motores industriales (IE3/IE4)NGO0.35–0.50 mmPérdidas, inducción, troquelabilidad
Motores de tracción eléctricaNGO fino y de alta resistencia0.20–0.35 mmPérdidas a alta frecuencia, resistencia, fatiga
Generadores y aerogeneradoresNGO0.35–0.65 mmPérdidas, estabilidad dimensional
Motores de electrodomésticos y compresoresNGO0.50 mmCoste, troquelabilidad
Pequeños transformadores secos, balastosNGO0.35–0.50 mmCoste, aprovechamiento del anidado
Laminaciones anulares troqueladas en acero no orientado en HXES.
Laminaciones anulares troqueladas en acero no orientado en HXES.

Preguntas frecuentes

¿Son distintas una bobina de acero eléctrico y una chapa de acero al silicio?

Son dos formas del mismo material. La acería entrega bobinas; tras el corte o el troquelado se convierten en chapas o laminaciones. «Bobina» destaca la forma de entrega y el procesamiento posterior; «chapa» indica que ya está cortada a medida.

¿Cuánto pesa una bobina?

Normalmente 3–5 toneladas, con diámetro interior de 508 o 610 mm. El peso influye en la elevación, el desbobinador y la gestión de restos, así que confírmelo al pedir.

¿Por qué el grano orientado cuesta tanto más?

El proceso es largo: control de composición, inhibidores, laminado en frío repetido, recocido de descarburación, recristalización secundaria a alta temperatura, recubrimiento y refinado de dominios, y cada etapa afecta al rendimiento. Se paga el proceso y el rendimiento, no solo el silicio.

¿Puede usarse un grado de 50 Hz a 60 Hz?

Sí, pero las pérdidas cambian. Las parásitas crecen con el cuadrado de la frecuencia y la histéresis con la frecuencia, así que a la misma inducción las pérdidas son mayores a 60 Hz. Para mercados de 60 Hz compruebe los valores a 60 Hz en lugar de reutilizar los de 50 Hz.

¿Hay que recocer las laminaciones tras el corte?

Depende del requisito. Los motores industriales comunes a menudo no se recuecen y se apoyan en el margen del grado; los motores de alta eficiencia, los transformadores de bajas pérdidas y los núcleos pequeños con mucha tensión de corte ganan claramente con el recocido. Compruebe antes que el recubrimiento aguanta unos 800 °C.

¿Cómo saber si el grado de un proveedor es fiable?

Tres pasos: pida el certificado de acería del lote (no un folleto), pida el número de colada y acuerde cómo se gestionan los reensayos y las discrepancias. Los proveedores dispuestos a ponerlo en la cotización suelen respaldar sus datos.

Para terminar

Las fichas técnicas de acero eléctrico se parecen mucho; las diferencias se esconden en tres sitios: la dispersión de valores medidos dentro de un grado, lo bien que encajan recubrimiento y procesamiento, y quién responde cuando algo sale mal.

Las pérdidas merecen un apartado propio porque son la única cifra que aparece en el acuerdo técnico, en las normas de eficiencia, en la cotización y en el informe de aceptación. Deciden lo grande que es el núcleo, cuánto se calienta, si alcanza su clase de eficiencia y cuánto vale realmente el acero.

Lo que el cliente necesita no es un precio unitario más bajo, sino un precio que pueda comprobar: grado, valores medidos, número de colada, tolerancias y plazo, todo por escrito. Si está eligiendo un grado, envíenos el plano o el grado y hablaremos con datos. Use nuestro formulario de consulta o escriba a sales@huaxinelecsteel.com.

Los rangos de este artículo proceden de normas públicas y datos de grados habituales y son solo una referencia para la selección. Las propiedades de un grado concreto se rigen por el certificado de acería y el acuerdo técnico entre las partes.

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