Interpretación de la norma GB/T 18438-2001 «Maquinaria de elevación: imanes electromagnéticos»
📌La norma GB/T 18438-2001 «Maquinaria de elevación. Imanes electromagnéticos» es la norma de producto para los imanes electromagnéticos de las grúas.La norma establece la clasificación, los requisitos técnicos, los métodos de ensayo y las normas de inspección de las imanes de elevación, y es aplicable a las imanes de elevación de corriente continua utilizadas para la manipulación de materiales siderúrgicos (chapas de acero, lingotes, palanquillas, chatarra, etc.).
La norma GB/T 18438-2001 es la norma específica para las imanes electromagnéticas utilizadas en maquinaria de elevación, y establece la clasificación, los requisitos técnicos, los métodos de ensayo y las normas de inspección de dichas imanes. Las imanes de sujeción son dispositivos de manipulación utilizados para elevar chapas de acero, perfiles y chatarra, entre otros materiales ferromagnéticos, y tienen una amplia aplicación en los sectores de la metalurgia y el tratamiento de chatarra.
Clasificación y estructura de las ventosas electromagnéticas
La norma GB/T 18438-2001 clasifica las ventosas electromagnéticas según su finalidad y estructura en: ventosas electromagnéticas circulares (serie MW) — —con superficie de sujeción circular, adecuadas para la manipulación de lingotes de acero, palanquillas y chatarra, entre otros materiales siderúrgicos de forma irregular; son el tipo más utilizado y cuentan con más de 10 especificaciones, con diámetros que van desde Φ300 mm hasta Φ2000 mm. Imanes electromagnéticos rectangulares (serie MR): la superficie de sujeción es rectangular y son adecuados para la manipulación de materiales siderúrgicos alargados, como chapas de acero, perfiles de acero y raíles, con longitudes que van desde los 500 mm hasta los 3000 mm. La capacidad de elevación viene determinada por la superficie de sujeción y la densidad de flujo magnético. Imanes electromagnéticos especializados: por ejemplo, imanes para lingotes de acero (con disposición multipolar, adaptados a la forma alargada de los lingotes) e imanes para chapas de acero (con superficie de sujeción plana y salientes antideslizantes, adaptados a la superficie lisa de las chapas). Estructura básica de la ventosa electromagnética: carcasa (de acero fundido o chapa de acero soldada, con buenas propiedades magnéticas), polos magnéticos (fabricados en hierro puro o acero de bajo carbono; el campo magnético entre ambos polos atraviesa el material a succionar formando un circuito cerrado), bobina (hilo de cobre o aluminio enrollado sobre los polos magnéticos, que genera un campo magnético al recibir corriente), caja de conexiones (resistente al agua y al polvo), protección aislante y orejetas de suspensión. Las normas establecen que el grado de protección de las imanes electromagnéticas no debe ser inferior a IP55 (protección contra el polvo y las salpicaduras de agua).
Requisitos eléctricos y de aislamiento
Requisitos de la norma para el sistema eléctrico de las ventosas electromagnéticas: Alimentación eléctrica: las ventosas electromagnéticas funcionan con corriente continua (220 V CC o 110 V CC), y la corriente alterna se convierte en corriente continua mediante un rectificador. La ventaja de la alimentación de corriente continua es que el campo magnético es estable y no se producen pérdidas por corrientes parásitas. Desviación de la tensión nominal: la bobina magnética debe poder levantar y sujetar correctamente el material nominal dentro de un rango de desviación de la tensión nominal de ±10%. Resistencia de aislamiento: la resistencia de aislamiento entre la bobina y la carcasa de la bobina magnética (medida con un megaohmímetro de 500 V) debe ser ≥ 5 MΩ en estado frío y ≥ 1 MΩ en estado caliente. Rigidez dieléctrica: la bobina con respecto a la carcasa debe soportar la tensión de prueba a frecuencia industrial (2 veces la tensión nominal + 1000 V, durante 1 minuto) sin que se produzca ruptura dieléctrica ni descarga superficial. Aumento de temperatura de la bobina: cuando la imán electromagnética se alimenta de forma continua a la tensión nominal (según el factor de servicio previsto, normalmente FC = 50%, es decir, 5 minutos de alimentación y 5 minutos de desconexión), el aumento de temperatura de la bobina no debe superar el límite permitido para el aislamiento de clase F (≤ 100 K). Dispositivo de desmagnetización: la bobina magnética debe estar equipada con un dispositivo de desmagnetización rápida (desmagnetización mediante polaridad inversa); tras la desmagnetización, el remanente magnético de la bobina debe ser ≤ al 5% del valor permitido para el remanente magnético del material adherido, a fin de garantizar que el material se pueda descargar sin problemas (sin que el remanente magnético lo mantenga adherido a la bobina e impida su caída).
Capacidad de elevación y coeficiente de seguridad
Capacidad de elevación y requisitos de seguridad establecidos en la norma: Capacidad de elevación nominal: la capacidad de elevación nominal de una ventosa electromagnética se refiere a la carga máxima permitida que puede levantar a la tensión nominal, al succionar y elevar el material especificado (chapa de acero estándar Q235, con el espesor y el estado de superficie especificados). En el caso de las ventosas para chatarra, la capacidad de elevación nominal se refiere al peso que se puede levantar al succionar chatarra común (chatarra suelta, no chapas de acero enteras); por lo general, es solo del 30% al 50% del peso que se levantaría al succionar chapas de acero enteras. Coeficiente de seguridad: el coeficiente de seguridad de una ventosa electromagnética (la relación entre la fuerza de sujeción estática y la capacidad de elevación nominal) debe ser ≥ 2,5 (es decir, la fuerza de sujeción estática generada por la ventosa a la tensión nominal debe ser, como mínimo, 2,5 veces la capacidad de elevación nominal). Configuración redundante: las imanes electromagnéticas destinadas a la manipulación de metales fundidos o materiales importantes deben estar equipadas con doble bobina (bobina principal y bobina de reserva) o doble fuente de alimentación (fuente principal y fuente de reserva), de modo que, en caso de fallo de una de ellas, la otra pueda mantener la fuerza de succión. Protección contra cortes de corriente: las ventosas electromagnéticas deben estar equipadas con un dispositivo de mantenimiento de la magnetización en caso de corte de corriente (batería o supercondensador) que, cuando se interrumpa el suministro eléctrico de la grúa, conmute automáticamente a la fuente de alimentación de reserva para mantener la fuerza de succión durante al menos 5 minutos, garantizando así que el operario disponga de tiempo suficiente para bajar la carga de forma segura. Krude Heavy Industry ofrece una amplia gama de imanes electromagnéticos para satisfacer las necesidades de manipulación de materiales en acerías y plantas de chatarra.
Pruebas y ensayos
Pruebas especificadas en la norma: Inspección visual: la carcasa de la ventosa no debe presentar grietas, poros ni daños, y la caja de conexiones debe estar bien sellada. Prueba de resistencia de aislamiento: la resistencia de aislamiento en frío debe ser ≥ 5 MΩ. Medición de la resistencia de la bobina: el valor de la resistencia de CC de la bobina debe coincidir con el valor de diseño (desviación ≤ ±5%). Medición de la corriente en vacío: se mide la corriente en vacío a la tensión nominal y, comparando el resultado con el valor de diseño, se determina si existe un cortocircuito entre espiras en la bobina. Ensayo de fuerza de sujeción: se mide la fuerza de sujeción real de la ventosa electromagnética a la tensión nominal utilizando un bloque de ensayo estándar (chapa de acero Q235, con el espesor y la rugosidad superficial especificados); dicha fuerza no debe ser inferior a 2,5 veces la capacidad de elevación nominal. Ensayo de aumento de temperatura: se aplica corriente de forma continua en condiciones nominales hasta alcanzar el equilibrio térmico y se mide el aumento de temperatura de la bobina. El ensayo de tipo incluye, además, un ensayo de rigidez dieléctrica del aislamiento, un ensayo de estanqueidad (ensayo de salpicaduras IP55) y un ensayo de impacto (simulación de condiciones de colisión). Inspecciones diarias durante el uso: antes de cada turno, se deben comprobar que el cable y la caja de conexiones no presenten daños y que el aislamiento sea adecuado; se debe medir la resistencia de aislamiento una vez al mes; y se debe comprobar la fuerza de succión real una vez al trimestre (utilizando el bloque de prueba para la calibración).
| Parámetros | Ventosa redonda (MW) | Ventosa rectangular (MR) |
|---|---|---|
| Forma de la ventosa | Circular | Rectángulo |
| Materiales aptos | Lingotes de acero, chatarra de acero, palanquillas | Chapas de acero, perfiles de acero, carriles de ferrocarril |
| Diámetro/Longitud | Φ300-2000 mm | 500-3000 mm |
| Coeficiente de seguridad | ≥2,5 | ≥2,5 |
| Tensión habitual | 220 V CC | 220 V CC |
| Índice de protección | IP55 | IP55 |
Preguntas frecuentes
Pregunta: ¿Qué factores influyen en la capacidad de elevación de una ventosa electromagnética?
Respuesta: La capacidad de elevación de una ventosa electromagnética depende principalmente de los siguientes factores: 1) El material y la temperatura del material que se va a levantar: el acero con bajo contenido en carbono ofrece la mayor fuerza de sujeción, seguido del acero con alto contenido en carbono, mientras que el hierro fundido es el que menos fuerza ofrece; cuando la temperatura supera los 600 °C, la capacidad de elevación de la bobina electromagnética se reduce en aproximadamente un 50 % a un 70 %; 2) El estado de la superficie del material: la fuerza de sujeción es máxima en chapas de acero con superficie lisa, sin óxido ni recubrimientos; 3) Tensión de alimentación: cuando la tensión desciende un 10 %, la fuerza de sujeción disminuye aproximadamente un 19 %; 4) Distancia de aire: por cada 1 mm que aumenta la distancia entre la ventosa y el material, la fuerza de sujeción disminuye entre un 15 % y un 25 %.
Pregunta: ¿Cómo se garantiza la seguridad de una bobina magnética en caso de corte repentino de corriente?
Respuesta: La norma exige que las ventosas electromagnéticas estén equipadas con un dispositivo de mantenimiento de la magnetización en caso de corte de corriente o con una fuente de alimentación de emergencia. Principio de funcionamiento del dispositivo de mantenimiento de magnetismo en caso de corte de corriente: durante el suministro eléctrico normal, se cargan los supercondensadores o la batería; en caso de interrupción de la alimentación principal, se conmuta automáticamente a la fuente de alimentación de reserva para mantener la corriente de excitación de la bobina magnética, lo que permite conservar la fuerza de succión durante al menos 20-30 segundos, dando al operario tiempo suficiente para bajar la carga a una posición segura. Las grúas con imán electromagnético de Krude Heavy Industry incluyen de serie un sistema de mantenimiento de la magnetización en caso de corte de corriente.
Pregunta: ¿En qué consiste la inspección diaria de una bobina magnética?
Respuesta: Inspección diaria: comprobar si los cables presentan daños, si el sellado impermeable de la caja de conexiones está en buen estado y si la superficie de la ventosa presenta desgaste grave o daños por quemaduras. Inspección semanal: medir con un megaohmímetro la resistencia de aislamiento de la bobina electromagnética con respecto a tierra (debe ser ≥ 5 MΩ) y comprobar si el ventilador de refrigeración funciona correctamente. Revisión mensual: capacidad real de elevación de la ventosa (utilizar un bloque de prueba estándar para verificar que la fuerza de succión alcance al menos el 90 % del valor nominal de %). Revisión semestral: desmontar y revisar el interior de la caja de conexiones para comprobar que no haya cables sueltos ni oxidados.
Pregunta: ¿En qué sectores y condiciones de trabajo se pueden utilizar las ventosas electromagnéticas?
Respuesta: Las ventosas electromagnéticas se utilizan ampliamente en: 1) el sector siderúrgico y metalúrgico —para la elevación de chapas de acero, lingotes, perfiles de acero y chatarra, en combinación con grúas metalúrgicas—; 2) el sector del reciclaje de chatarra —para la carga, descarga y clasificación en los depósitos de chatarra—; 3) el sector de la fabricación de maquinaria —para la elevación de chapas de acero de gran tamaño y elementos estructurales—. No son aptas para la elevación de materiales a altas temperaturas (>600 °C), metales no ferrosos (aluminio, cobre y otros materiales no magnéticos) ni en entornos inflamables o explosivos. Para la elevación de chapas de acero de gran longitud (≥10 m), se recomienda utilizar varias ventosas electromagnéticas dispuestas en paralelo.
