Aplicación de señales acústicas para la obtención de índices de evaluación de la estabilidad de arco y de la calidad de la escoria espumosa en Hornos de Arco Eléctrico

Abstract

En esta investigación se propone un nuevo índice para evaluar la estabilidad del proceso de fundición en hornos de arco eléctrico (HAE) trifásicos, a partir de las señales acústicas generadas durante las diferentes etapas de la colada. El índice de estabilidad propuesto se obtiene a partir de la caracterización en el dominio del tiempo y la frecuencia de las señales acústicas provenientes del proceso. Durante el monitoreo del HAE las señales acústicas fueron adquiridas empleando un micrófono acoplado a un sistema de adquisición NI USB-9234. Para la validación de los resultados se monitorearon las señales de tensión y corriente del arco con el auxilio de un analizador de redes eléctricas Circuitor AR6. Los resultados demostraron que la energía de la señal acústica en el rango de frecuencia de 1 a 12 kHz, puede ser empleada como indicador de la estabilidad del proceso en el HAE. Finalmente, la validez del índice de estabilidad propuesto es evaluada a partir de los métodos de análisis de distorsión de armónicos y las características dinámicas U-I de las señales de tensión y corriente del arco. Los resultados obtenidos demostraron la eficacia de la propuesta y constituyen un punto de partida para avances en el control automático del proceso en el HAE, a partir de señales acústicas.

This research proposes a new index to evaluate the stability of the melting process, in three-phase electric arc furnaces (EAFs), based on the acoustic signals generated during the different stages of the casting. The proposed stability index is obtained by characterizing the time and frequency domain of the acoustic signals. During EAF monitoring, acoustic signals were acquired using a microphone coupled to an NI USB- 234 acquisition system. To validate the results, the voltage and current signals were measured with the aid of a Circutor AR6 power analyzer for three-phase electrical networks. The results showed that the acoustic signal energy in the frequency range of 1 to 12 kHz can be used as an indicator of the process stability in the EAF. Finally, the validity of the proposed stability index is evaluated from the process characterization using the harmonic distortion analysis methods and the dynamic U-I characteristics of the arc voltage and current signals. The results obtained demonstrated the effectiveness of the proposal and constitute a starting point for advances in the automatic control of the process in the EAF, from the acoustic signals.