Curso de mantencion de hornos de induccion

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SERV MELT Comercial Ltda.
Inductotherm Group Brasil.
www.servmelt.com
Fones: (19)- 3936 7888 – Indaiatuba SP
Curso de Manutenção para fornos a
indução.

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Capitulo 1 – Eletromagnetismo.
Princípios básicos.
Magnetismo é uma propriedade física com a qual podemos obter forças mecânicas e
elétricas quando corretamente aplicadas, porém não pode ser detectado por
nenhum sentido humano.
Podemos encontrar na natureza alguns materiais que são magnéticos naturalmente
como a magnetita. Existem materiais que chamamos ferromagnéticos (ferro, cobalto
ou níquel) que podem ser magnetizados artificialmente sob a ação de um campo
magnético externo e mesmo após a retirada do campo magnético, estes metais se
mantém magnetizados, nos dois casos, materiais que possuem magnetismo natural
ou artificial, são chamados de imã.
Dizemos que qualquer ímã possui dois polos magnéticos, norte e sul e seu
magnetismo ou campo magnético é representado pelas linhas de fluxo conforme
figura abaixo.
Observar que o campo magnético é a área ao redor do imã onde pode ser detectado
o efeito do magnetismo, as linhas de campo podem ser observadas através de
experiência simples, colocando-se limalha de ferro em uma cartolina que por sua vez
deve ser colocada sobre um imã, com isto se observa que a limalha de ferro irá se
orientar no mesmo padrão das linhas de campo conforme figura abaixo.
Figura ilustrando polos magnéticos de um imã bem como suas linhas de fluxo magnético.
Força Magnética é uma força mecânica gerada pelo magnetismo, quando
aproximamos dois imãs pelo mesmo polo, ocorre uma força de repulsão, de maneira
contrária quando aproximamos dois imãs com polos invertidos, ocorre uma força de
atração.
Esta força também é observada, quando aproximamos um imã de um material
magnetizável, materiais ferromagnéticos, porém como o material ainda não esta
magnetizado somente se observa a força de atração.
Conseguimos também observar experimentalmente que esta força diminui a medida
que aumentamos a distancia entre os dois materiais.

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Podemos também criar campo magnético através do fluxo de corrente elétrica, toda
vez que ocorre um fluxo de corrente elétrica, gera-se ao redor do condutor por onde
passa a corrente um campo magnético que é diretamente proporcional a amplitude
desta corrente elétrica.
Figuras ilustrando corrente em um condutor e o campo magnético gerado por esta corrente.
De maneira contrária, se aplicamos um campo magnético variável no tempo a um
determinado condutor de corrente elétrica, ira surgir uma corrente elétrica neste
condutor que chamamos de corrente induzida.
Chamamos a bobina ou o condutor que sofre a indução de induzido e o elemento
que gera a indução, chamamos de indutor.
Figura ilustrando um imã se aproximando e afastando de um condutor e com isso o surgimento de corrente no condutor.

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Observar que se aplicamos corrente contínua ou corrente alternada a um
determinado condutor, ao seu redor irá surgir campo magnético que pode ser
detectado pela força de atração a materiais ferromagnéticos, porém somente
observamos corrente induzida quando o campo magnético é variável no tempo.
Na figura abaixo ilustramos esta característica, na figura (a) ocorre corrente induzida
na bobina que esta conectada ao galvanômetro devido a variação do campo
conseguido através do movimento físico do imã que é indicada pela deflexão do
medidor.
Na figura (b), também conseguimos corrente induzida através também do
movimento físico do indutor pois esta conectado a uma bateria (fonte de corrente
contínua).
Na figura (c) não conseguimos deflexão do galvanômetro porque a bobina indutora
esta estacionada e a corrente que passa por ela é continua e consequentemente
seu campo magnético não varia com o tempo e o resultado é que não conseguimos
corrente induzida.
Corrente Alternada é uma corrente que varia sua amplitude em função do tempo e a
quantidade desta variação por segundo, define sua frequência.
Corrente contínua é uma corrente que não varia em função do tempo (podem
ocorrer pequenas oscilações), ou seja, seu valor é fixo ao longo do tempo.

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1.2. TEORIA DE OPERAÇÃO
O forno a indução utiliza o principio da indução eletromagnética para gerar
aquecimento e consequentemente fusão de metais.
Em um forno a indução a bobina indutora gera um campo magnético e
consequentemente este campo induz uma corrente elétrica na carga e o alto valor
de corrente elétrica na carga gera o seu aquecimento por efeito Joule.
Observar que qualquer material condutor elétrico que seja inserido no interior do
campo magnético do forno pode ser aquecido, ou seja, o material não precisa ser
magnético para ser aquecido nestes tipos de fornos até porque mesmo materiais
magnéticos perdem esta propiedade a partir de 600°C que é chamada de
temperatura de Curie.
CORRENTES PARASITAS (corrente Eddy ou Focault)
São correntes elétricas induzidas na carga por ação do campo magnético da bobina
do forno. Perdas por correntes parasitas ocorrem em qualquer material condutor
inserido num campo magnético variável.
HISTERESE
É uma oposição que alguns materiais possuem a alteração de sua magnetização.
Uma reversão da magnetização de um determinado material requer energia e esta
energia consumida também é convertida em calor este efeito somente é observado
em materiais ferromagnéticos, ja que outros tipos de metais não se magnetizam.
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CONSUMO DE ENERGIA
A corrente alternada aplicada a bobina produz um campo magnético variável, o qual
se concentra dentro da bobina. Este campo magnético, passando através da carga,
induz uma corrente alternada na mesma.
Toda carga, apesar de ser material condutor, possui uma determinada resistencia
elétrica (resistencia a passagem de corrente elétrica) e devido a esta característica
irá ocorrer o aquecimento da carga (efeito Joule), deste modo podemos dizer que a
carga consome toda a energia do sistema (descontando as perdas do propio
equipamento) e esta energia consumida é transformada em calor.
P=I²R
onde.
P = Potência em Watts
I = Corrente em Ampères
R --Resistência em ohms
A potência obtida é causada por correntes induzidas circulando na peça de trabalho,
carga ou banho, coma descrito nos tópicos seguintes desta seção.
1.3. O FORNO A INDUÇÃO SEM NÚCLEO
O forno a indução sem núcleo é composto de um recipiente refratário capaz de
comportar banho o banho de metal líquido, o qual é circundado por uma bobina
helicoidal, refrigerada a água conectada a uma fonte de corrente alternada.
A figura 1-1 é uma seção transversal simplificada de um torno a indução sem núcleo.

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1.4. O EQUIVALENTE ELÉTRICO DO FORNO SEM NÚCLEO
Eletricamente, o forno carregado pode ser considerado como um transformador com
uma única espira curto-circuitada como secundário. A figura abaixo mostra o
equivalente elétrico de um forno a indução.
A tabela 1.1 define os símbolos usados nesta seção.
Xc - Reatância Capacitiva
XL - Reatância Indutiva
A bobina de um forno a indução por se tratar de uma carga com alta indutância,
possui baixo fator de potencia.
Para se anular ou compensar este baixo fator de potência, equipamentos de
frequencia fixa utilizam capacitores chaveados ou então se altera a frequencia de
operação para se conseguir este mesmo efeito.
A combinação do circuito da carga e capacitores de sintonia (ilustrados na figura 1-3
"A" e descritos nos parágrafos seguintes).
1,5. SINTONIA DO CIRCUITO TANQUE DURANTE O CICLO DE
AQUECIMENTO
Na ressonância, a reatância capacitiva equilibra com a reatância indutiva da bobina
Isto significa que o fator de potência do circuito é a unidade e a potência real
fornecida à carga está no máximo. A figura 1-3 "A" mostra um circuito tanque
equivalente simplificado. Rc representa a resistência da bobina do forno. Lc (-) LI
representa a indutância da bobina carregada, a qual é quase sempre menor que é a
indutância da bobina vazia (Lc). Rl representa a resistência dos caminhos da
corrente na carga, refletida dentro do circuito da bobina.
Afigura 1-3 "B" é um diagrama de impedância do circuito ressonante da figura 1.3
"A". Note que valor de capacitância foi selecionado de forma que a reatância

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capacitiva (Xc) é exatamente igual à reatância indutiva (XL). A soma de seus vetores
é zero. Para a fonte, o circuito do forno aparece como puramente resistivo, como
mostra a figura 1-3 "C".
A figura 1-3 "C" ilustra também que a potência real é consumida não somente na
carga (RL), mas na resistência da bobina (Rc). Esta perda na bobina, como também
aquecimento gerado pela carga, através do refratário para a bobina, faz com que a a
bobina seja refrigerada a água.
A indutância da carga altera-se durante o ciclo de fusão. Com fontes de potência
que operam a uma freqüência fixa, equipamentos de frequencia de rede, era
necessário mudar o valor de capacitores de correção de fator de potência para
compensar alterações Indutância. Estas alterações na capacitância, ainda que
efetuadas automaticamente, sem a atenção do operador, eram feitas com discreto
chaveamento (steps). Cada "Step" somente aproximado do valor, o qual produziria
ótima eficiência de operação. Se nós pudéssemos ajustar a freqüência do
transmissor (a fonte de potência) às alterações na sintonia do receptor (circuito
tanque do forno), poderíamos manter o fator de potência desejado, sem a mudança
de capacitores.
Quando nós verificamos o valor da alteração de freqüência requerida durante uma
fusão, para manter uma ótima sintonia, verificamos que a variação de freqüência é
geralmente menor que 10% da freqüência de operação. O "VIP" faz isto
automaticamente, ou seja, corrige esta variação de sintonia, variando a freqüência
durante o ciclo de fusão.
A figura 1-a mostra as mudanças relativas nas condições do forno durante o curso
de uma fusão. Note que a potência de saída permanece constante na potência
nominal, enquanto a freqüência aumenta para compensar o decréscimo na
indutância que ocorre com o banho, indo de carga fria até totalmente fundida à
temperatura de vazamento. “Numa unidade de potência ‘VIP”, este ajuste de sintonia
do forno é realizado sem a atenção do operador. Com sistemas de freqüência fixa,
as alterações requeridas são feitas gradativamente mesmo que os ajustes sejam
feitos automaticamente, em pequenos incrementos, cada mudança proporciona
somente uma aproximação da eficiência, o que acontece precisamente com o 'VIP".

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Capitulo 2 – Agitação:
O processo de agitação do metal líquido no forno a indução, ocorre devido a ação de
forças mecânicas geradas pelo campo magnético e elétrico na carga, conforme
ilustra a figura a seguir:
Observe que, as forças mecânicas estão direcionadas perpendicularmente às linhas
do campo magnético:
FORÇAS
MECÂNICAS
LINHAS DE
CAMPO

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Desta forma, a maior concentração de forças direcionadas, encontra-se no centro
médio da bobina ativamente elétrica do forno.
Considerando este evento, observe na figura abaixo que ocorre uma compressão no
centro médio do metal líquido, devido a concentração direcionada de forças.
Este efeito, produz a movimentação de fluxo de metal líquido, conforme ilustramos a
seguir, estabelecendo quatro focos de agitação do metal líquido.
BOBINA
INDUTORA
FORÇAS
MACÂNICAS
LINHAS DE
CAMPO

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A deslocação do metal dentro do forno, devido sua agitação, gera uma elevação do
nível na superfície do banho, a qual chamamos Menisco.
O nível de agitação pode ser medido através da porcentagem de elevação, ou altura
do menisco em relação a altura total do banho.
O nível do menisco pode ser calculado conforme descrevemos a seguir:
D
H
Meniscus HeightALTURA DO MENISCO
MH=Altura do menisco (poleg.)
D=Diametro da carga (poleg.)
H=Altura do metal (poleg.)
SG=densidade especifica
P=resistividade (microhms-cm)
f=Frequência em hertz
7050 x kw
D x H x SG x (P x f)
MH =

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Os principais fatores de influência para o nível de agitação do metal líquido são:
- POTÊNCIA APLICADA
- CAPACIDADE VOLUMÉTRICA
- FREQUÊNCIA DE OPERAÇÃO
- DENSIDADE DO METAL.
Observe no quadro a seguir, a influência dos principais fatores no nível de agitação
do banho líquido:
Capitulo 3 – SEGURANÇA.
MEDIDAS DE SEGURANÇA
3.1. GERAL
Os sistemas INDUCTOTHERM são unidades projetadas com "interlocks" e circuitos de
proteção. Todavia, os operadores devem estar conscientes de todos os riscos que
envolvem alta voltagem e operações gerais de fundição. As medidas de segurança que
seguem, devem ser lidas e entendidas por todo o pessoal de operação, manutenção e
gerências responsáveis pela segurança.
3.2. MEDIDAS DE SEGURANÇA
O propósito desta seção é de familiarizar o pessoal de manutenção e operação com
as medidas de segurança que dizem respeito às operações em fundições em geral
e, em particular, com o sistema de fusão por indução.

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Cópias destas medidas de segurança devem estar disponíveis próxima a área
operacional e de manutenção do sistema de fusão, para que o pessoal possa
familiarizar-se completamente com elas.
A bibliografia contida nesta seção serve para documentar os tópicos abordados
neste manual.
3.3. PRECAUÇÕES GERAIS DE FUNDIÇÃO
As precauções a seguir são importantes para o fundidor. Elas são comuns a todas
as operações para fusão de metal e são oferecidas como precauções gerais.
O acesso às operações de fusão e vazamento deve ser limitado somente às
pessoas autorizadas.
Durante o processo de fusão e observação do banho em altas temperaturas,
sempre deve se utilizar óculos de segurança com lente escura apropiada.
Roupas especiais à prova de fogo e resistente a alta temperatura (aluminizadas)
devem ser utilizadas pelo pessoal de operação do forno.
O revestimento refratário do forno deve ser inspecionado visualmente ao final de
cada fusão para se analisar se existem danos ao refratário.
Deve se medir o desgaste do refratário, não permitindo que seja ultrapassado o
limite de 30%.
Ao se realizar o fazer reparo no refratário no fundo do forno, deve-se aumentar o
comprimento da aranha de maneira a permitir seu contato com o metal líquido.
Os fornos devem ser carregados cuidadosamente para evitar engaiolamentos
na carga. Temperaturas excessivamente altas no banho que se dá abaixo do
engaiolamento podem causar uma rápida erosão no revestimento refrtário do
forno e causar acidentes.
Materiais com baixo ponto de fusão (como alumínio, zinco, cobre e etc.) devem
ser adicionados cuidadosamente em banhos a alta temperatura (como ferro ou
aço).Se os adìtìvos de baixo ponto de fusão submergem no banho, eles podem
evaporar se violentamente e causar transbordamentos ou explosões dentro do
banho do metal.
Cadinhos removíveis devem ser usados para metais não ferrosos nos tamanhos
para os quais foram projetados. Eles não são projetados para as altas
temperaturas exigidas na fusão de metais ferrosos. As especificações do
fabricante do cadinho devem ser o guia para sua utilização.

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Quando o metal é transferido para um cadinho, um dispositivo deverá fornecer
suporte lateral e de fundo para que cadinho possa ser utilizado. O dispositivo
deve ser provido de meios que possam impedir que o cadinho escorregue ou se
desloque durante o vazamento.
Esteja bem informado sobre a composição química da fusão a ser realizada.
Reações químicas podem danificar o forno e ser perigosas ao pessoal.
O fosso do forno que é destinado a receber metal líquido em caso de emergência
e deve estar livre de liquidos e ou sugeiras. O metal quente em contato com
liquidou pode causar violentas explosões, resultando em dados pessoais.
Pessoas que possuem implantes metálicos como juntas, placas, pinos ou
similares devem manter distância de qualquer equipamento de indução, pois
estes implantes estão sujeitos a indução.
Pessoas portadoras de marca passo cardíaco devem manter distância de pelo
menos 20 m de equipamento por indução, pois este tipo de dispositivo pode
sofrer interferencia em seu funcionamento pela indução.
3.4. MEDIDAS DE SEGURANÇA PARA O PESSOAL
DE OPERAÇÃO
Todo equipamento de aquecimento por indução utiliza altos níveis potência e
tensão de alta periculosidade. O equipamento INDUCTOTHERM é projetado
para operação segura e fácil manutenção, se observadas certas regras de
comportamento.
A segurança do operador é preservada pelos diversos dispositivos, dentro dos
equipamentos Se estas proteções forem deliberadamente anuladas, podem
expor o operador a perigos.
As precauções abaixo devem sempre ser observadas:
Utilize “EPI´s” adequados.
Conservar todas as portas da cabine travadas Faça chaves disponíveis
apenas para o pessoal qualificado da manutenção que tem acesso ao local.
Mantenha portas fechadas, blindagens, coberturas e outros dispositivos de
proteção no lugar durante toda a operação do equipamento. A alta voltagem
do equipamento, quando exposta, proporciona perigo iminente a quem se
encontra na área de trabalho.

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Desligue a alimentação do conversor sempre antes de abrir as portas ou
remover painéis de acesso. Não dependa dos dispositivos de travamento para
proteção.
Ao realizar medição de temperatura, retirada de escória ou qualquer outro tipo
de atividade que seja necessário contato com metal líquido, use somente
equipamentos de teste confiáveis e desligue a fonte de potência.
Quando for realizar alguma atividade no forno em que o mesmo deva estar
desenergizado (troca de refrátario, reparo de refratário, etc), previna que o
equipamento seja energizado acidentalmente através de colocação de placas
de aviso e/ou cadeados nas chaves de seleção de forno.
3.5. CARREGANDO O FORNO
(Veja Instruções de fornos)
Use somente carga de material seca;
Inspecione a sucata prensada (fardos) ou embalada, antes de adicioná-la à
fusão, verificando se existe umidade na mesma,
Evite carregamento contendo recipientes parcialmente fechados (refrigerante
e cerveja enlatada), que poderiam conter líquidos retidos. Líquidos ou
fragmentos de material combustível podem evaporar-se e rapidamente e
ocasionar com violenta explosão dentro do banho.
AVISO
“A inobservância destes procedimentos pode resultar numa explosão com possíveis
danos pessoais"
3.6. MEDIDAS DE SEGURANÇA PARA O PESSOAL DE
MANUTENÇÃO
Estude os procedimentos de manutenção.
Utilize “EPI´s” adequados.
Utilize ferramentas em boas condições e de acordo com as normas vigentes.
Familiarizar-se com o sistema de fusão e suas áreas perigosas antes de uma
tentativa de manutenção de qualquer espécie.

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Nunca entre em um gabinete ou cubículo, sem prévio aviso e/ou travar a
chave disjuntora principal, deixando-a na posição "desligada".
Quando trabalhando no forno basculadoou próximo a ele, sempre use uma
trava mecânica para mantê-lo basculado. Ex.: suporte para travamento,
colocado da carcaça para o solo.
Use somente equipamentos de teste confiáveis, quando procurar defeitos na
unidade e siga os procedimentos do fabricante para a utilização dos mesmos.
AVISO
"Não toque nos terminais dos cabos refrigerados de um forno"
Assegure que o cabo possua isolação necessária.
Tome medidas de segurança quando executar reparos sob condições que
envolvam altas voltagens.
Quando ocorrerem paradas para manutenção, instale proteções para que
superfícies energizadas não fiquem expostas, fios, cabos e outros relacionados.
Tome cuidado nas proximidades das linhas de alta pressão, conexões e
equipamento do sistema hidráulico de óleo.
Nunca aperte ou solte juntas, conexões, vedações, manômetros quando o
sistema estiver pressurizado.
Não opere o sistema de fusão com qualquer fio quebrado, solto, componentes
trincados, vazamentos de água no sistema hidráulico ou defeitos nos controles
elétricos.
As válvulas de alimentação (água ou ar) devem ser abertas muito lentamente
para evitar uma súbita aplicação de pressão nas linhas, tanques de carga ou
acumuladores.
O sistema de fusão da INDUCTOTHERM contém dispositivos de segurança e
"interlocks". Não anule sua operação (exceto quando especificamente observado
para detectar problemas).
Certifique se de que unidade de potência está desligada e travada, quando
estiver fazendo a manutenção do forno.

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3.7. MEDIDAS DE SEGURANÇA NA LOCALIZAÇÃO DE
DEFEITOS
Os fornos a indução são unidades elétricas de alta potência e alta tensão, sempre
existe o risco de choque elétrico, por esta razão, as medidas de segurança abaixo
devem sempre ser tomadas:
A manutenção ou reparo do equipamento elétrico, somente devem ser
executados por pessoas qualificadas e capacitadas a identificar os ricos de
choque elétricos e devem ser treinadas dentro das normas de segurança
exigidas para evitar possíveis danos ou morte.
Não trabalhe sozinho quando fizer medições onde risco de choque possa ocorrer.
Notifique pessoa próxima que você está fazendo ou pretende fazer tais
medições.
Não toque nenhum objeto energisado e sempre permaneça numa superfície
isolada, seca e capaz de suportar alta tensão.
Mãos, sapatos, piso e área onde os testes e reparos estão sendo feitos devem
estar secos. Evite fazer medições no conversor sob condições do meio ambiente
que poderiam afetar a resistência dielétrica.
Use luvas de borracha ao fazer qualquer medição com circuito energizado.
Para máxima segurança, não toque nos cabos ou instrumentos de testes quando
este estiver energizado.
Não faça medições usando pontas de prova de menor capacidade do que aquelas
originalmente fornecidas com o instrumento ou recomendadas pelo fabricante do
mesmo.
3.8. PERIGOS DO EQUIPAMENTO ELÉTRICO
Use extrema precaução quando fizer medições onde combinações perigosas de
voltagem possam estar presentes (isto é, AC & DC), tais como reatores, fontes DC
ou sistema detector de terra.
Lembre-se de que voltagens podem aparecer inesperadamente num equipamento com defeito.
Um resistor de descarga aberto pode resultar numa carga elevada de um capacitor. Portanto,
sempre que circuito de potência estiver sendo medido, desligue a potência e descarregue todos
os capacitores antes de realizar manutenção ou qualquer outra atividade em que seja
necessário tocar nos barramentos do equipamento.

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Identifique todas as fontes de voltagem e percurso da corrente, antes de fazer
manutenção. Certifique se de que o equipamento está devidamente aterrado e que
os valores e tipos de fusíveis estão corretos. Ajuste o instrumento de teste na escala
adequada antes de se realizar qualquer medição.
3.9. MEDIÇÃO DE VOLTAGEM
Seja extremamente cuidadoso quando estiver trabalhando em circuitos de alta
potência e alta voltagem.
Enquanto o circuito estiver energizado, não mude a chave seletora do
instrumento ou chave de função.
Nunca exceda o valor de isolação do instrumento de teste.
3.10. ATERRAMENTO DE FERRAMENTAS ELÉTRICAS E
APARELHOS DE TESTE
Todos os dispositivos de teste elétrico, incluindo ferramentas e instrumentos de
teste, devem ser aprovados por certificado de laboratório credenciadas.
Todas as ferramentas utilizadas para serviços de manutenção, devem ser de
acordo com as normas de segurança.
Inspecione os cabos de força e as pontas de prova, verificando-se se existem
trincas, cabos quebrados ou fissuras na isolação e nos conectores, antes do seu
uso.
Se for observado qualquer defeito, substitua-o imediatamente.
Os instrumentos de teste são projetados para prevenir choques acidentais,
quando usados corretamente, portanto falhas em seguir as normas para
utilização do instrumento podem resultar em acidentes graves ou mesmo fatais.
Quando há dúvida quanto à voltagem a ser medida, sempre utilize a mais alta
escala de voltagem como uma proteção para instrumento.
3.11. PERIGOS NO EQUIPAMENTO (MECÂNICO)
SUPERFÍCIES QUENTES – Deve se usar roupas protetoras especiais para prevenir
queimaduras e contatos com superfícies metálicas quentes.
EXPLOSÃO DE ALTA PRESSÃO – Nunca se deve tentar apertar as conexões de
alta pressão com o sistema pressurizado, Os sistemas hidráulicos e de fluidos
devem ser desligados antes de executar qualquer trabalho no sistema.

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Se depois de devidamente reparados, os vazamentos nas conexões continuarem,
procure novamente a causa e elimine-a. Não tente interromper o vazamento
procedendo apertos além de seu limite de torque.
Uma falha nos dispositivos de segurança (valvulas de alivio) pode resultar em sobre
pressão perigosa, caso a bomba continue a operar. Portanto, sempre confira as
válvulas de segurança com a bomba fora operação.
Fluidos ou materiais combustíveis e voláteis devem ser mantidas afastados da área
do forno para evitar perigo de incêndio ou explosão.
PROTEÇÃO DO EQUIPAMENTO As proteções não devem ser removidas do
equipamento por qualquer razão, exceto se o maquinário estiver com o aviso "EM
MANUTENÇÃO", física e eletricamente desligado. O equipamento não pode ser
operado sem estas proteções, as quais não devem ser abertas ou alteradas. Todas
as proteções do equipamento devem estar de acordo com as Normas de Segurança.
4.12 DETECTOR DE TERRA
O sistema detector terra tem como função avaliar o nível de isolação do sistema de
potencia em relação ao aterramento do equipamento, bem como identificar
penetração de metal no refratário.
Em equipamentos “LI”, onde todo circuito de potência desde o transformador até a
bobina do forno é eletricamente isolado do terra, qualquer falha de isolação do
sistema que faça com que haja circulação de corrente do circuito de potência para
terra, esta fuga de corrente é monitora pelo módulo detector terra e ao atingir o valor
ajustado, o conversor irá desligar.
Em equipamentos “NÃO LI”, ou seja, equipamentos que tenham transformador de
alta frequência que isola o inversor da saída para forno. O detector terra é instalado
no secundário do transformador, de modo a detectar falha de isolação no próprio
transformador de alta frequência, barramentos, capacitores e chaves seletoras do
circuito secundário e forno.
Na parte 8.4, é dada explicação detalhada do funcionamento do sistema detector
terra.

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Capitulo 5 – Bobina
A bobina é o componente do sistema responsável em transferir a energia elétrica
vinda do conversor (através de campo magnético) para a carga do forno.
Para melhor eficiência da bobina, é importante que a distância entre carga e bobina
seja a menor possível, respeitando as limitações do material refratário, pois a
intensidade do campo magnético é maior próximo à bobina e diminui à medida que
se aumenta a distância da bobina.
O desenho da bobina deve ser executado de tal modo que a incidência de campo
magnético na carga seja o maior possível, ou seja, assegurar que toda a carga
esteja dentro das linhas de campo gerado pela bobina.
As espiras da bobina é um tubo de cobre conformado para obter a forma cilíndrica,
ao conectar uma espira em séria com outra em uma sequência de espiras, será
obtida uma bobina com a forma cilíndrica. O material utilizado para confecção das
espiras é o cobre devido sua baixa resistência elétrica.
O tubo de cobre deve ter uma parede grossa para minimizar as perdas elétricas e
suportar o a força física ocasionada pela carga de metal e materiais refratários.
Como o nível de corrente que circula na bobina é alto, o aquecimento gerado devido
às perdas também é, por isso a bobina é refrigerado à água a fim de manter a
temperatura no tubo dentro de um valor que não danifique os materiais isolantes
(100°C).
Figura de tubo de cobre

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São utilizados suportes de material isolante para fixar as espiras da bobina, apesar
de que alguns fabricantes não utilizarem esta técnica, estes suportes garante o
espaçamento. A finalidade de se utilizar estes suportes é assegurar que as espiras
não irão se movimentar em função das forças em que estão expostas (magnética e
física devido à movimentação do refratário, etc.).
As espiras da bobina possuem revestimento em resina epóxi, este revestimento tem
como finalidade isolar eletricamente as espiras entre si e isolar espiras dos demais
componentes do sistema como Shunt’s, etc.
Esta isolação necessita ter grande capacidade de isolação para evitar o surgimento
de arco voltaico entre espiras ou entre espiras e como também resistência boa
mecânica, pois ocorre queda de materiais que podem danificar o revestimento.
São adicionados isoladores de fibra de vidro entre as espiras da bobina para garantir
que espaçamento entre as espiras, este espaço livre facilita a saída de vapores e
gases proveniente do revestimento da bobina, esta característica minimiza muito a
possibilidade de curto entre espiras quando se tem umidade na bobina, pois evita o
acumulo de água entre espiras.
Curto circuito entre espiras e curto circuito entre espiras e shunt´s, são as principais
causas de falha no sistema de fusão.

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Capitulo 5.1 – Shunt
São componentes fabricados com chapas de aço silício com grãos orientados,
medida (m3), têm como função concentrar o campo magnético no interior da bobina.
As características das chapas de aço silício são importantes, pois o shunt esta
imerso num campo magnético intenso e sua função é se magnetizar e garantir que o
campo esteja confinado no interior da bobina, porém deve possuir características
que minimizem ao máximo as correntes parasitas para não gerar aquecimento no
shunt.
Utiliza-se aço silício para esta função devido a sua alta resistência elétrica,
exatamente para minimizar o fluxo de corrente.
A utilização de um bloco maciço como núcleo magnético gera muitas correntes
parasitas no seu interior. Para minimizar as correntes parasitas adota-se a utilização
de varias chapas de aço silício (m3,espessura de 0,24 mm), estas chapas possuem
uma camada isolante para que não haja circulação de correntes entre chapas.
Possuem grãos orientados para assegurar que não haja campo remanescente
alterando assim sua resposta ao magnetizar-se.
METAL SHUNTS
AÇO
LINHAS
DE
FLUXO

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Em fornos com frequência abaixo de 150 HZ, estes componentes não possuem
refrigeração, em equipamentos com frequência acima de 150 HZ é utilizada
refrigeração a água nos shunts.
A temperatura máxima de trabalho é de 220°C, acima deste valor, o material isolante
aplicado nas chapas de aço perde sua capacidade de isolação, surgindo mais
correntes induzidas e aumentando o aquecimento até que não seja mais possível
seu uso.
O shunt é também responsável pela fixação da bobina, através dos parafusos de
aperto, o shunt é empurrado em direção à bobina, de modo que o shunt encosta nos
materiais isolantes térmicos e elétricos e estas isolações por sua vez encostam-se à
bobina desta maneira o shunt faz pressão na bobina mantendo-a centralizada e fixa
dentro do forno.
Deve se colocar torque de 150 LBS/ PÉ no dos parafusos de aperto do shunt, pois
pressão maior que esta pode deformar a bobina enquanto que pressão menor do
que esta permite que a bobina se movimente.
Na figura abaixo é possível visualizar as isolações que são instaladas entre shunt e
bobina, observar que a isolação elétrica deve esta em contato com a bobina sua
função é garantir alta isolação elétrica entre shunt e bobina para que não ocorra arco
elétrico entre shunt e bobina. Os materiais isolantes térmicos têm como função
garantir que a alta temperatura do shunt (em condições normais até 220 °C) não
atinja a bobina, observar que a isolação flexível fica encostada no shunt de modo a
absorver o formato do shunt.
METAL SHUNTS
AÇO
ISOLAÇÕES
ENTRE
SHUNTS E
BOBINA
BOBINA
ISOLAÇÃO ELÉTRICA
ICOGLASS
ISOLAÇÃO TÉRMICA
FIBRA CERÂMICA
FLEXÍVEL
ISOLAÇÃO TÉRMICA
FIBRA CERÂMICA
RÍGIDA

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Capitulo 5.2 – Forno
Forno sem núcleo, modelo STEEL SHELL, com carcaça em aço carbono e
blindagem eletromagnética:
Corpo do forno steel shell:
- Feita de chapa de aço calandrado obtendo-se assim uma forma cilíndrica. Este tipo
de estrutura é muito robusto e não se observa problema estrutural mesmo com
muitos anos de uso. Ter um corpo rígido é importante também para que não haja
movimentos da bobina, topo e refratário, pois neste caso pode ocorrer trincas no
material refratário e consequentemente penetração de metal. Possui janelas de
inspeção para se ter acesso à parte interna e efetuar eventual manutenção em
bobina, shunts, etc. Ao se tapar as janelas, todo o forno fica fechado impedindo
assim a entrada de corpos estranhos dentro de sua estrutura danificando os
componentes internos.
Base do forno (STATION):
- Projeto robusto para suportar o peso do forno e minimizar balanço do forno durante
a operação, possui dois mancais ou rótula (depende do projeto) onde o corpo do
forno é fixado e permitir seu basculamento.
- Cilindros hidráulicos que são responsáveis pelo basculamento do forno, estes
cilindros trabalham em modo de simples ação, ou seja, é aplicada pressão na parte
inferior do cilindro durante ao basculamento, no retorno o próprio peso do forno
efetua a força, sendo apenas controlado o fluxo de óleo de modo a obter uma
velocidade adequada de decida.
- Basculamento do forno atinge no máximo 95°, possibilitando a retirada de todo o
SCHUNTS
ANEL FARADAY
BLOCO SUPERIOR
TERMINAIS DE
CONEXÃO

26
metal líquido e ainda assim o forno não sai do seu centro de gravidade, de modo
que não existe a possibilidade do forno cair caso a sua base esteja solta.
Tirantes:
- Nos fornos existem tirantes (aço inox 304), que são utilizados para fixação do topo
do forno (anel superior e blocos do topo) e promove um reforço extra na fixação da
bobina. Na grande maioria dos fornos, estes componentes são instalados de modo
que o topo fica preso ao fundo do forno, ou seja, possuem o comprimento total do
forno, porém em alguns casos os tirantes são fixados em um suporte fixados na
parte interior do corpo do forno.
Anel de faraday:
- Espira de cobre em curto (anel) instalado acima dos shunt’s e encostado na parte
interna do corpo do forno, têm função de minimizar a incidência de campo no topo
do forno evitando indução nas partes metálicas.
Chapa de alumínio:
- Chapa instalada no fundo do corpo do forno, tem como função minimizar indução
no fundo do forno.
Blocos refratários:
- Existem blocos de concreto refratários (fornos antigos utilizam tijolos) no topo e
fundo do forno, têm como função isolação térmica entre refratário de contenção do
metal e estrutura do forno. No caso dos blocos do topo, esta altura adicional tem
como função manter um espaço de armazenamento de metal sólido, possibilitando o
fechamento da tampa com uma pequena quantidade de metal a ser fundida.
Tampa:
- Fabricada em chapa de aço em formato torisférico, revestido com material
refratário, possui cilindro hidráulico para abertura e fechamento. Internamente o
mecanismo com eixo came faz com que à medida que a tampa sobe, ocorre o giro
da mesma abrindo-a e quando a tampa é acionada para descer ocorre o giro no
sentido de fechar a tampa.
Anel topo:
- Fabricado em chapa de aço carbono têm a função de fechamento do topo do forno.
Aranha:
- Fabricada com arame de aço inox 304, têm como função aterrar o banho de metal
líquido.
Plataforma:
- Fabricada em chapa de piso de aço carbono, serve de base para trabalho dos
operadores.

27
A seguir, ilustramos o processo de desmontagem e/ou montagem das partes
integrantes devidamente identificadas:

29
DETALHES DA INSTALAÇÃO DA ARANHA
CONCRETO REFRATÁRIO
CÔNICO
DETECTOR DE TERRA
PONTAS
AÇO INOX
REFRATÁRIO DE FUNDO
CHAPA DE FUNDOCABO TERRA
ISOLAÇÃO
O
TIRANTE DO TERRA

30
Bloco empurradorBobina
Mecânismo
de extração
Forno de Indução - sistema de extração
FORNOMecânismo
de extração

31
Capitulo 5.3 – Fornos Small Steel Shell
Forno com características construtivas semelhantes ao forno Steel Shell
porém de tamanho compacto.
Shunts não têm parafusos de ajuste, são fixados a estrutura interna do forno,
não possui tampas de inspeção na sua estrutura.

32
Capitulo 5.4 – Fornos Dura Line
Na parte basculante possui laterais de aluminio fundido, blocos do fundo e
topo são de concreto refratário agulhado. Possue tirantes de aço inoxidavel
que promove robustes para os blocos.
Na base fixa, é construida em aço carbono e Inox, possui cilindros hidraulicos
para basculamento do forno.
Devido suas características construtivas, a base do forno bem como os
trirantes devem ser corretamente isolados para se evitar circulação de
correntes induzidas pelo campo magnético da bobina.
Não possue shunt como em outros tipos de fornos.

33
Capitulo 6 - CONVERSOR/PONTE RETIFICADORA
Esta seção descreverá genericamente o funcionamento dos sistemas
“VIP". As unidades podem diversificar em configuração, tais como água
de alimentação e exigências de instalação.
A corrente alternada em média freqüência fornecida para a bobina do
forno é gerado pelo inversor que por sua vez necessita de corrente
continua fornecida pela ponte retificadora trifásica.
A figura mostra um diagrama de bloco simplificado do sistema.
6.1. SCR´s
Dedicamos esta secção do manual para esplicar o funcionamento dos SCR´s pois o
funcionamento deste componente é fundamental para a operação da ponte
retificadora e do inversor.
O scr é um semicondutor controlado, têm como característica bloquear tensão
reversa ou direta sem que haja pulso de gate.
Quando polarizado diretamente e ao aplicar um pulso de disparo através do gate, o
scr ira entrar em condução e permanecerá neste estado enquanto estiver circulando
entre anodo e catodo uma corrente mínima capaz de mantê-lo em condução
(corrente de manutenção).
Uma vez que a corrente entre anodo e catodo seja menor do que a corrente de
manutenção ou surja em seus terminais uma tensão reversa, o scr irá cortar, e

34
após um tempo chamado T.O.T, o scr irá restabelecer sua capacidade de bloquear
tensões diretas conforme suas características nominais.
Existem algumas características dos scr´s que devem serem observadas:
• VDRM; É a máxima tensão direta repetitiva que o scr pode suportar sem entrar
em condução, em caso de se ultrapassar este valor o scr é gerada uma corrente
de fuga internamente levando o scr a condução sem pulso de disparo e
possivelmente danificando-o. É importante observar que o nível de tensão
suportado pelo scr diminui a medida que a temperatura de junção aumenta,
porem o valor especificado de VDRM é na condição de máxima temperatura de
junção.
• DV/DT ; È a maior taxa de crescimento de tensão que o scr pode suportar, ao se
ultrapassar este valor é gerada uma corrente de fuga internamente levando o scr
a condução sem pulso de disparo e possivelmente danificando-o. Nos
equipamentos Inducto este valor é de 600V/µs.
• DI/DT; É a maior taxa de crescimento de corrente que o scr pode suportar. Ao se
aplicar uma corrente de disparo, esta corrente irá excitar toda área do gate na
pastilha de silício. Com isso irá surgir inicialmente uma corrente de anodo e
catodo ao redor desta área e posteriormente a corrente irá se espalhando por
toda a área da pastilha em uma taxa de 0,1 mm/µs.
Somente quando toda a pastilha esta conduzindo corrente é atingida a capacidade
nominal de condução do scr. Caso o crescimento de corrente seja maior do que o
especificado do componente, ocorrerá concentração de corrente em um determinado
ponto ocorrendo a fusão da pastilha.
Sabendo-se desta característica, devemos garantir que a corrente de disparo esteja
dentro do valor especificado, pois caso a corrente de disparo esteja baixa, diminui-se
a área inicial de condução de corrente e consequentemente o DI/DT.
• T.O.T; É o tempo de regeneração do scr, após um tempo em condução, quando
o scr corta, a pastilha de silício precisa deste tempo para recombinar os
portadores e recuperar sua capacidade de suportar tensões diretas sem que
haja a retomada de condução. Caso haja a retomada de condução, irá ocorrer
dano no scr.
• Características de gate; O scr precisa de uma corrente de gate para entrar em
condução e quanto maior esta corrente, maior o DI/DT suportado pelo
componente. Porém o gate suporta um valor máximo de corrente, acima deste
valor, o componente irá danificar.
Um scr precisa de um tempo de até 5µs para que toda a área da pastilha esteja
conduzindo, portanto o pulso de disparo precisa ter uma largura maior que este
tempo. Adota-se como regra uma largura de pulso de 20µs ou mais, para garantir
que o scr entre em condução com segurança antes de cessar a corrente de gate.
Instalar um resistor entre gate e catodo irá aumentar a sua capacidade de suportar
DV/DT, VDRM ou T.O.T baixo. Isto ocorre porque nestas condições, é gerado
corrente de fuga no componente e esta corrente é drenada pelo resistor para o
catodo evitando assim a retomada de condução. Utiliza-se também um capacitor
entre gate e catodo com este fim.
• Temperatura; Todo semicondutor suporta no máximo uma temperatura de
junção de 120°C, este aquecimento é gerado pela dissipação de potência do scr
principalmente nos períodos de comutação. Ao se aumentar a temperatura do
scr, suas características se alteram diminuindo sua capacidade de suportar

35
condições extremas como DV/DT, DI/DT,T.O.T e VDRM, levando o scr ao dano.
Na prática a máxima temperatura medida no corpo de um scr deve ser de 90°C,
acima deste valor o scr irá se danificar.
Para se manter o scr trabalhando a uma temperatura que não provoque falha de seu
funcionamento, utilizam-se dissipadores de calor. No caso do equipamento Inducto
estes dissipadores são refrigerados a água.
A montagem dos scr´s no equipamento deve ser feita de maneira que a superfície do
scr fique totalmente apoiada no dissipador, ou seja, garantir um contato elétrico
perfeito entre scr e dissipador. Caso isto não ocorra, o scr poderá se danificar.
Os semicondutores disco precisam ser instalados sob pressão, a pastilha de silício
no seu interior não faz contato com os terminais, razão pela qual se necessita
pressiona-la inclusive para se testar o componente.
O aperto correto dos semicondutores na sua montagem é fundamental, este valor
muda de acordo com o diâmetro da pastilha. Uma pressão insuficiente ira gerar mau
contato e aquecimento no componente enquanto que uma pressão excessiva pode
danificar o componente.
6.2. RESPOSTA DA CHAVE DISJUNTORA
Em equipamentos que possuem ponte retificadora com diodos, a tensão de entrada
trifásica 60 Hz é ligada à disjuntora ultra-rápida, a qual desligará unidade dentro de
aproximadamente 20 ms em caso de curto circuito, mantendo a corrente abaixo de
níveis que poderíam danificar os semicondutores do retificador.
Um reator limitador de corrente é usado na saida do retificador para retardar a razão
da subida de corrente durante curto-circuitos ou falhas do inversor. Este atraso nos
picos de corrente permite que os sistemas de proteção (disjuntor ou ACI) atuem
antes que correntes através do diodo atinjam seu limites destrutivos.
Os fusíveis são fornecidos como um dispositivo de proteção adicional para eventuais
falhas da disjuntora.
As grandes unidades são equipadas com um interruptor de corrente alternada (ACI)
chave de thiristorizada.
O ACI pode interromper o circuito em caso de curto circuito no inversor num tempo
menor que 6 milissegundos.

36
6.3. CONVERSÃO AC-DC
O circuito no equipamento utilizado na conversão AC-DC, é uma ponte retificadora
trifásica, Os semicondutores (diodos ou SCR's) atuam essencialmente como
válvulas de retenção, permitindo fluxo de corrente somente na direção da flecha. A
saída da ponte trifásica é uma voltagem DC com "riple" de 360 Hz, característica de
um retificador de onda completa trifásico.
O diagrama elétrico mostra detalhes adicionais deste circuito.
O circuito de filtro RC (snubber) em paralelo com cada semicondutor, elimina ruídos
de alta freqüência que ocorrem durante a comutação dos diodos.
Os capacitores de filtro efetuam têm como função diminuir o nivel de ripple da tensão
DC.
Resistores de descarga descarregam os capacitores de filtro quando o equipamento
for desligado, evitando que a carga dos capacitores fique retida, o que poderia
causar risco de choque para as pessoas que realizam manutenção no equipamento.
Estes resistores de descarga reduzem esta voltagem a aproximadamente 50 V em
menos de 5 minutos após o desligamento da unidade. Estes resistores estão
localizados no painel retificador
O sistema ACI é normalmente utilizado nas unidades 300 Kw e acima.
LINHA
AC
ENTRADA
R
0
0
0
0
0
Vas
VdB VdA
VOLT. DE LINHA
VOLTAGEM DC
FASE DE
CORRENTE
CORRENTE DE
LINHA PRIMÁRIA
FORMAS DE ONDA NA PONTE
RETIFICADORA TRIFÁSICA
ONDA COMPLETA
I
II
III
Vd CARGA
D4
D1
D5
D2
D6
D3
Y
B
A B C
A
B
C

37
Diagrama de sistema ACI para VIP
Unidades equipadas com ACI (Interruptor de Corrente Alternada) utilizam SCR' s do
ripo "hockey-puck" (disco) para retificar Corrente Alternada (AC) em Corrente
Contínua (DC). Esses SCR's são disparados pelo módulo do ACI. Os SCR's, quando
disparados, atuam como um simples diodo retificador.
Circuitos sensores no barramento DC detectam falhas no sistema e interrompem os
pulsos de disparo do ACI. Os SCR' s quando não disparados, cessam sua condução
naturalmente bloqueando a voltagem aplicada e consequentemente corta a energia
de Corrente Continua (DC) para o inversor.
Quando a disjuntora da unidade é inicialmente ligada, o ACI permanece no estado
"desligado" sem nenhuma tensão DC aplicada ao inversor O barramento DC é
energizado pela ponte retificadora que é acionada módulo do ACI (admitindo que
todas as outras condições de interrupção tenham sido satisfeitas).
Pressionando-se o botão (Desliga-Inversor); "off-reset", reinicia-se os disparos de
pulsos para o ACI. Na partida, os SCR's do ACI, são disparados em baixa frequencia
(2 HZ).
O módulo ACI "Soft-Start" (partida suave) irá disparar os thiristores do retificador a
baixa frequencia até carregar os capacitores de filtro com o nível de tensão DC de
90%, quando este valor é atingido, o ACI muda a frequencia dos pulsos de saída
para alta freqüência (2200 HZ). Se por alguma razão a voltagem não atingir os
valores desejados para a partida, o ACI não comutará os disparos em alta
freqüência e inibirá os pulsos em baixa freqüência.

38
Em alguns casos, a disjuntora da unidade de potência também abrirá durante o
acionamento do ACI, Isto deve-se a alta sensibilidade do modulo detector de curto, o
qual detecta início de uma condição de falha e desliga o disjuntor. Entretanto, o ACI
já extinguiu totalmente os pulsos antes que disjuntora abra em condições de carga,
provocando arco nos contatos.
Ponte retificadora para VIP “R”
6.4. REATOR LIMITADOR DE CORRENTE
O reator limitador de corrente retarda o aumento de corrente em caso de curto-
circuito na saída DC, permitindo que a disjuntora abra ou desligando o ACI, isolando
o circuito antes que a corrente atinja níveis que poderiam provocar danos aos diodos
e SCR's.
Os diodos de descarga conectados em paralelo com a saída DC do retificador não
conduzem durante a operação normal da unidade, porque as mesmos estão
polarizados reversamente. Sua função é fornecer uma baixa impedância para
descarga do reator RLC em caso de alto indução gerada por curto circuito.

39
Capitulo 7. INVERSOR
O inversor descrito nesta seção consiste de todos os componentes do conjunto do
painel do inversor. Este é o circuito necessário para converter corrente contínua em
corrente alternada em média freqüência, usadas neste sistema de fusão por
indução.
A figura acima é um esquema simplificado do inversor com a entrada da conectado
na fonte DC.
Para uma primeira aproximação, considere que os SCR's são chaves perfeitas, isto
é, eles podem variar instantaneamente de resistência infinita a resistência zero (ou
seja, de circuito aberto para curto-circuito). É fácil verificar que disparando
simultaneamente os SCR n° 1 a intervalos fixos e fazendo se o mesmo com os SCR
n° 2 com a ma taxa de repetição, porém defasados, podemos produzir uma onda
retangular de voltagem alternada relacionada com os disparas dos SCR's como
mostra a figura 5.3.
A figura 5.4 é circuito simplificado extraído da figura acima, representando a caminho
da corrente proveniente do positivo da fonte, passando pela inversor e bobina:

40
Resposta da Corrente e da Voltagem no Circuito RLC.
Quando o SCR1 está no estado de Condução metade dos Capacitores descarregam
através da seqüência SCR L forno R forno C1 gerando 50% da corrente do
forno. Os outros 50% da corrente são produzidos pela carga do Capacitor C2 via a
malha de condução + V SCR1 Lforno Rforno . C2 -> Cf.
Devido a natureza reativa dos circuitos R, L, C, constituído pelas (02) duas malhas
de trabalho, os capacitores são altamente carregados, então a corrente I e ambos
malhas (loops) mudam de direção. Desde que o SCR conduz corrente somente num
sentido ou polaridade a corrente inversa flui através do diodo CRI não passando por
SCR1. Na ausência de corrente, o SCR restabelece suas propriedades de isolação
após algum tempo pode opor-se a voltagem direta reaplicada.
Neste momento o SCR2 pode ser disparado, superando a corrente do diodo CR1 e
iniciando a segunda metade do ciclo de oscilação.
É imperativo que o SCR2 não seja disparado antes que tenha as suas propriedades
de bloqueio restituídas. A placa de controle (Z-Control) assegura este evento.
Quando o SCS1 e SCR2 são engatilhados com intervalos próximos de í/2 ciclo da
comutação natural da malha, Lforno + C1 + C2, o inversor estará GERANDO O
MÁXIMO DE Potência de saída.
A figura 5-3 mostra o engatilhamento dos pulsos e o seu relacionamento com a
corrente do SCR e as formas de onda de voltagem.

42
7.2. O TRANSFORMADOR DE ISOLAÇÃO.
Em equipamentos não LI, o inversor é acoplado ao circuito tanque por um
transformador de isolação.
Normalmente abaixador de modo a que a corrente na bobina do forno seja maior
que a corrente do inversor.
Com o uso do transformador de isolação, obtem melhor isolação entre inversor e
circuito tanque, deste modo observa-se que o inversor obtem uma certa imunidade a
falhas de isolação ou curto circuitos no circuito tanque.

43
7.3 CIRCUITO TANQUE
O circuito tanque é o circuito oscilador do forno, consiste da bobina do forno e
capacitores. Os capacitores sintonizam o circuito para ressonar na freqüência
projetada, produzem o chaveamento dos SCR’s do inversor e corrigem o fator de
potência do inversor, diminuindo su corrente.
7.4 CAPACITORES
Capacitores de alta freqüência refrigerados a água são dimensionados para máxima
freqüência de operação, máxima voltagem de trabalho contínua e máximo KVAR. As
condições de operação podem ser variadas sobre uma larga escala até que os
limites não tenham sido atingidos. Os capacitores podem ser operados até 10%
acima da voltagem nominal durante parte de um ciclo de fusão, mas não devem ser
operados continuamente acima de sua voltagem nominal. Os capacitores DC
também são dimensionados para máxima corrente de trabalho.
Em algumas unidades com inversores “MK IV”, os capacitores do circuito tanque
podem ser ajustados através de "steps" (quantidade de capacitância) no circuito
secundário. Isto permite que o operador sintonize o circuito tanque para melhor
eficiência de operação da faixa de freqüência. É feita uma sinfonia aproximada dos
capacitores ligando todos os pinos nos circuitos. Contatores de capacitor estão
disponíveis para permitir uma sintonia mais precisa (se desejada) para mudança de
fornos, compensação de erosão ou fechamento de refratário nos fornos.

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Capacitores Indutor Resistor
Efeitos destes elementos no circuito elétrico
Só indutância
Só capacitância
Combinação da
indutância e capacitância
Potência zero
Potência zero
Potência entre 0 & 100%
90 graus. 45 graus. Em fase

45
Capitulo 8 – COMANDO & CONTROLE.
As unidades possuem transformadores de controle interno para fornecer tensão para
o comando, alguns sistemas possuem fontes independentes para comando.
Ao se realizar testes no circuito de comando, sugere-se energizar somente a
alimentação de controles e manter o circuito de potencia desligado removendo-se os
fusíveis principais, conforme descrito abaixo:
1. Verifique se a unidade apresenta sinais de componentes soltos ou
danificados. Se necessário, reaperte os barramentos e juntas elétricas. Não prossiga
até que todos os danos tenham sido reparados.
2. Abra a válvula de alimentação de água (fornecida pelo clientes).
3. Verifique o pressostato de água. A pressão deve estar entre 43 e 80 PSI (2.8
e 5.6 BAR) com todos os fornos operando no fluxo máximo de água.
4. Verifique o termômetro de água. A temperatura deve estar acima do ponto de
orvalho local e abaixo da temperatura máxima especificada.
5. Verifique se existem vazamentos na unidade de potência, cabos e fornos. Se
necessário, faça reparos.
INVERSOR TIPO SÉRIE
CIRCUITO
TANK
POTÊNCIA
FREQUÊNCIA
PONTO DE
RESSONÂNCIA
CONTROLE DE
POTÊNCIA PELA
VARIAÇÃO DA
FREQUÊNCIA
XL = 2II.F.L
2II.F.C
XC = _______1
RESSONÂNCIA
XL = XC

46
6. Verifique rotação da bomba interna, acionando a chave disjuntora por um
curto período de tempo. Certifique se de que o reservatório do sistema interno (onde
existente) está devidamente abastecido antes de ligar a bomba.
7. Mantenha a chave disjuntora na posição desligada.
NOTA
"Instalações individuais podem requerer procedimentos de testes específicos, os
quais não estão descritos nesta seção”. Consulte os desenhos e dados fornecidos
com a unidade. Solicite informações ao Serviço de Atendimento ao Cliente da
INDUCTOTHERM se existir alguma dúvida quanto à instalação.
8.1- ACI
Este módulo é responsável pelo controle da ponte retificadora, ou seja, gera os pulsos de
disparo dos scr´s da ponte para que esta forneça a tensão contínua necessária para o
funcionamento do inversor e também interrompe estes mesmos pulsos em caso de curto
circuito no inversor ou falha do próprio retificador.
No momento em que o operador aciona o botão reset/desliga inversor do equipamento, o
módulo ACI envia pulsos em sua saída na frequência mínima ou de partida do retificador que
é de 2 Hz. Este recurso é utilizado para se ter uma corrente de carga dos capacitores do
sistema menor e também para que os pulsos sejam interrompidos em caso de curto circuito
antes que a frequência alcance seu valor normal de trabalho.
Uma vez realizado o reset do módulo, em sua saída surgirá pulsos na frequência de partida até
que a tensão na saída do retificador alcance 90% de seu valor nominal, esta tensão é
monitorada de sensores de potencial conectados entre a barra positiva e negativa do
retificador.
Caso a tensão na saída do retificador não alcance este valor, o modulo irá interromper os
pulsos de saída após dois minutos (valor padrão), indicando que existe alguma falha no
circuito de potencia de modo que não ocorreu a carga do banco de capacitores, pode ser em
função de um curto circuito no circuito entre barramentos DC, falta de tensão de entrada ou
falha no disparo dos scr´s do retificador. Observar que existe uma conexão entre o ACI e Z-
Control de modo que enquanto não houver liberação do ACI, não será possível ligar o
inversor.
Quando a tensão na saída do retificador ultrapassar 90% , o módulo altera o valor da
frequência de saída de pulsos para 2400 Hz e neste instante o nível de tensão do fio 145 que
esta conectado ao Z-Control muda para nível 0 (0V) de modo a permitir o acionamento do
inversor, e irá acender o led 1(verde) no ACI indicando que o retificador esta operando
normalmente.
Uma vez tendo o módulo entrado em regime normal de operação, ele irá interromper os
pulsos na saída quando a tensão DC baixar para valor menor que 80% (neste caso irá acender
o led vermelho D21) ou a tensão no reator ultrapassar 400V (neste caso irá acender o led
amarelo D22).
Observar que em caso de desarme do ACI, irá acender a indicação “ACI” no monitor ao
mesmo tempo em que a tensão no cabo 145 irá para 15 V e em caso do modulo estar operando

47
corretamente a indicação no monitor ira apagar e a tensão no cabo 145 irá baixar permitindo
assim que seja ligado o inversor.
Nos módulos códigos 802 443 e 172 4257, a tensão nos scr’s dos inversores são monitoradas
de modo que caso a tensão entre eles estejam desbalanceadas, o módulo ACI impede a
entrada do inversor elevando a tensão do cabo 145 para 15V evitando assim que ocorra um
curto circuito.
Em caso de desbalanceamento de tensão no inversor, não ira aparecer alarme no circuito
monitor, deste modo será possível identificar que o bloqueio do inversor ocorre pelo ACI
através dos leds 28&29 ou 41&42.
Esta função pode ser habilitada ou não através da chave SW1 conforme indicado abaixo.
Diagrama em blocos de ligação do módulo ACI
Segue abaixo funções dos led´s e chaves do módulo ACI
SW1 posição 1 fechada, desabilita monitoração de tensão no Inversor A.
SW1 posição 1 aberta, habilita monitoração de tensão no Inversor A.
SW1 posição 2 fechada, desabilita monitoração de tensão no Inversor B.
SW1 posição 2 aberta, habilita monitoração de tensão no Inversor B.
LED D31 Verde: Quando aceso indica que existe tensão de alimentação + 15V.
LED D32 Verde: Quando aceso indica que existe tensão de alimentação - 15V.
LED D1 Verde: Quando aceso indica que existe pulsos na freqüência de operação normal do
ACI e que a tensão na saída da ponte está normal.
LED D21 Vermelho: Quando aceso indica que não existe pulsos na saída e que a tensão na
saída da ponte esta com baixa tensão.
LED D 22 Amarelo: Acende quando ocorre pico de tensão no RLC.

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LED D 28 Vermelho: Acende quando a tensão no SCR negativo do inversor A esta baixa.
LED D 29 Vermelho: Acende quando a tensão no SCR positivo do inversor A esta baixa.
LED D 41 Vermelho: Acende quando a tensão no SCR negativo do inversor B esta baixa.
LED D 42 Vermelho: Acende quando a tensão no SCR positivo do inversor B esta baixa.
Os testes a seguir são feitos com o controle de comando ligado mas com a chave
disjuntora desligada.
1. Antes de pressionar o botão de (desliga-reset), verifique os 24 VDC entre os
pinos (3, 4) e (5, 4) no TB 103 do modulo ACI. Os pinos 3 e 5 deverão ser
positivos em relação ao pino 4 (comum).
2. Verifique - 15VDC entre os pinos 2 e 4 (TB103) e+ 15VDC entre os pinos (10
e 4) do TB103 no módulo de ACI.
3. Aperte o botão (desliga -reset) do painel para partir o ACI.
4. Todos os LED's verdes do circuito de disparo dos SCR's deverão acender e
os SCR's serão disparados a uma freqüência de 2,5 Hz, verifique que os
LED’s parem de piscar após 1 minuto.
5. Desligue a chave de controle de potência por 1 minuto.
6. Repita os passos de 1 a 4 se houver mais um módulo ACI.
7. Desligue a chave de Controle de potência por 1 (um) minuto).
8. Ligue a chave de Controle de potência.
9. Ligue o Disjuntor principal.
Atenção
A alta voltagem estará presente em todos os cabos e barras da fonte de potência,
portanto todas as partas deverão estar fechadas, exceto aquelas que dão acesso ao
ACI.
1. Aperte o botão (desliga -reset) do painel. Os LED's do módulo de disparo dos
SCR's do ACI piscarão a uma freqüência de 2,5 Hz por um auto período de tempo
antes de ficar completamente aceso. Isto indica que o ACI efetuou a comutação da
freqüência de 2,5 Hz (Soft Stad) para 2,5 KHz do disparo das SCR's da ponte
retificadora
Neste momento a ponte retificadora fornecerá a máxima voltagem DC nos
barramentos de alimentação do Inversor.
2. Desligue a chave disjuntora e a chave de Controle principal.
Atenção

49
Deixe que os Capacitores de filtro descarreguarem por 5 (cinco) minutos, antes de
proceder os testes a seguir.
Verifique o nível de tensão com um Voltímetro.
8.2. CONTROL BOARD
Esta placa tem como função básica gerar os pulsos dos SCR´s do inversor e desta
maneira controlá-lo.
O inversor de frequência série tem como característica principal possuir fonte de
tensão constante, ou seja, a tensão DC que alimenta o inversor é fixa, na pratica
possui pequena variação de nível da condição sem carga para a condição plena
carga.
Com isso para se alterar os níveis de corrente, tensão e potência na saída do
inversor, é necessário alterar a frequência de oscilação do inversor de modo que a
medida que esta frequência se aproxima da frequência de ressonância do circuito,
aumenta a corrente, tensão e corrente no circuito.
Aplaca Control Board monitora todos os sinais do equipamento e altera a frequência
de oscilação do inversor de maneira a conseguir a tensão corrente e potência
desejada para o funcionento do forno.
No circuito eletrônico possui logica de funcionamento para proteção do inversor,
como a proteção por OVP que curto circuita o inversor em caso de alta tensão.

50
DIAGRAMA EM BLOCOS DO CONTROL BOARD
DIAGRAMA EM BLOCOS DO Z-CONTROL BOARD
AJUSTES NO COTROL BOARD.
Estas verificações devem ser efetuadas por um técnico qualificado e treinado.
PRECAUÇÃO
"Certifique-se de que os fusíveis principais foram removidos antes de prosseguir
com os ajustes. A inobservância deste aviso pode resultar em falhas de componente
do inversor.”
Este procedimento deve ser seguido quando um novo Control Board for instalado ou
SENSOR
V2 V1
Z-CONTROL
CIRCUITO
DE DISPARO
DO INVERSOR
VOLTAGEM
DO INVERSOR
VOLTAGEM DO
CAPACITOR
SENSOR
V2 V1
VOLTAGEM
DO FORNO
MÓDULO
ACI
OVP
Ct R
TRAFO DECORRENTE
V FREQ KW
DETETOR
DE TERRA
POTENCIOMETRO
SENSOR
V2 V1
FONTE DE
+/- 24 VCC

51
para partida inicial em uma nova unidade. As seguintes verificações do "Control
Board" podem ser feitas sem aplicação de potência na unidade.
Os procedimentos seguintes requerem um multímetro (Simpson260 ou similar) e um
osciloscópio Tektronix TDS 2010 (ou equivalente).
Meça as voltagens no "Control Board" como segue:
AVISO
"Muitos osciloscópios usam um chassi aterrado. Estes osciloscópios podem ser
danificados se não forem isolados do terra antes das medições de circuitos de alta
voltagem”.
"A carcaça e o chassi do osciloscópio, quando usados para medir tensões nos
sistemas 'VIP", estarão a uma voltagem elevada em relação à terra. Também os
parafusos de fixação dos botões de controle do osciloscópio apresentam perigo de
choque. Todas as conexões e ajustes devem ser feitos com a potência desligada.
Se um pequeno ajuste com o osciloscópio deve ser feito com a potência ligada, o
técnico deve ficar sobre um piso de borracha ou madeira a fim de isolar-se do terra.
É essencial o uso de luvas de isolação adequadas. Toda vez que a potência for
desligada para mudança das pontas do osciloscópio ou ajustes, deve se aguardar
cinco minutas para que carga dos capacitores seja descarregada completamente O
uso de uma barra condutora com um terminal isolado é recomendado para
assegurar que a carga foi totalmente descarregada. Teriam que ocorrer múltiplas
falhas no equipamento para que o perigo viesse a existir, entretanto, o uso de um
bastão de aterramento elimina essa remota possibilidade.
O uso de um osciloscópio multi-canal na função diferencial elimina o perigo de
chassi energizado. Faça as conexões de teste para unidade com duas pontas de
prova separadas com os terras removidos. No amplificador de canal duplo, coloque
a chave “display mode select" na posição "add" e inverta o canal dois. Este é o
único método seguro para fazer tais medições.
Consulte o manual do osciloscópio para detalhes em operação "modo diferencial".
NOTA
Para fazer as medições, devem ser adotados os seguintes procedimentos:
a) Desenergize a unidade;
b) Conecte o equipamento de teste, conforme descrito;

52
c) Reenergize a unidade e execute o teste;
Desenergize a unidade e desconecte o equipamento de teste”
1. Ligue a chave de Controle Principal (Comando)
2. Meça ++ 24VDC +- 1,2V do TB103 pino 1o para TB103 pino 9.
(pino 10 é positivo e o pino 9 é negativo).
3. Meça - 24VDC = - 1,2V do TB103 pino 11 para TB103 pino 12. (pino 11 é
positivo e o pino 12 é negativo).
4. Se a voltagem não for a especifcada, verifique a fiação para ver se não há
curto-circuito entre fios. Uma verificação adicional poderá ser feita na fonte de
alimentação D.C. (vela o diagrama de Controle do 'V IP").
5. Rearme o Circuito mondar, ACI e Detector de terra, pressione o botão "Liga
Inversor". A lâmpada de "Furnace on" acenderá. Pressione a botão desliga
Inversor.
6. Ligue o osciloscópio para observar a saída no terminal 1 e2 do TB102, sendo
o pino 2, comum da osciloscópio
Atenção
Haverá alta voltagem presente do gabinete de potência para este ponto. Todas as
portas exceto a porta de Controle (onde estão os medidores) deverão ser fechadas
antes deste procedimento.
a) Remova o pente de terminais do TB102 do"Control Board'" e alego-o de forma
a isolá-lo do gabinete (carcaça),
b) Ligue a chave disjuntora. Pressione o botão 'Off Reset' (desliga-inversor) para
rearmar o ACI.
c) Pressione o botão liga-Inversor. Verifque a saída de pulso de acorda com o
indicado na fgura 63A. A saída deverá ser positiva tendo 16V de amplitude com
um pulso de largura aproximada de 15 micro segundos. Estes são os pulsos de
dispara dos SCR's.
d) Com o potenciômetro todo no mínimo, verifique o período de repetição do
pulso (tempo de repetição, entre os pulsos) que corresponde a freqüência "Idle"
de acordo com a tabela 6-1.

53
7. Verifique os terminais 3 e 4 no TB102 para obter uma saída similar aos pinos
1 e 2. Se o traço duplo do osciloscópio for usado, os dois sinais podem se
mostrados simultaneamente como ilustra a figura 6-3. Estes sinais estarão
defasados em 180°, isto é, a saída de pulsos dos pinos 3 e 4 estarão no ponto
médio do intervalo entre os pulsos dos pinos 1 e 2.
8.3. AJUSTE DOS LIMITES
Para que selam feitos estes ajustes será necessário que haja água de refrigeração
alimentando o sistema, bem como potência.
Todos os ajustes requeridos são alocados no "Control board" e são acessíveis
através da porta de Controle. Os ajustes podem ser feitos com o equipamento
operando, sem que o técnico seja exposto ao perigo por alta voltagem. Cada ajuste
é feito em potenciômetros encapsulados em resina plástica azul. Todos estes
ajustes são identificados no circuito impresso da placa com o número, referência e
função.
Os "Control board's" são ajustados de fábrica em todas as unidades novas. Será
necessário que seja feita somente uma verificação dos ajustes na partida (Start-up)
do equipamento. Os ajustes são anotados num cartão próximo ao "Control Board".

54
1. Usando um osciloscópio, observe a queda de voltagem no resistor de 1 ohm, 100
Watts indicado como Kwmr (resistor limitador de corrente). Isto pode ser feito no
TB103, pinos 1 e 3 do "Control board" Esta voltagem não pode exceder 2,83 x ao
limite de corrente indicado no cartão próximo ao "Control Board" enquanto os
seguintes ajustes são feitos.
2. Verifique o ponto de ajuste do limite de voltagem do Capacitor.
Em geral este ajuste será 110% da voltagem nominal dos Capacitores secundários
ou de Tank. Observe o diagrama de potência da unidade para obter a relação do
Sensor de potencial (2) "sensor de voltagem do Capacitor". O inverso desta relação
é multiplicado por 110% da voltagem nominal dos capacitores do forno para obter o
ajuste do limite de voltagem dos Capacitores.
Por exemplo, para uma unidade com capacitores de 300V e um sensor de potencial
de relação 3.000/5, o cálculo deverá ser como o seguinte:
Volt nominal do capac. x 100% x 1
relação do sensor
1 5
3000 x 1,1 x 3000 = 300 x 1,1 x 300 = 5,5V
5
O valor calculado deverá ser correspondente ao valor indicado no cartão branco ao
lado do "Control board". 'Em alguns casos o limite de voltagem do capacitor será
menor que o valor calculado acima. Isto é, jamais poderá ser maior que o valor
calculado. Nas aplicações com forno a vácuo, um cálculo similar é feito, usando o
sensor de Potencial (3) para determinar o limite de voltagem do forno. A faixa
vermelha do medidor de voltagem do forno é usada como o outro argumento no
cálculo desta maneira:
Ajuste de Voltagem no forno = Faixa Vermelha do medidor x 1/PS3 (relação)
Para uma relação do PS de 750/5 e a faixa vermelha do medidor de 600 teremos.
5
600 x 750 = 4 Volts
Esta é a voltagem que será lida entre os pinos 1 e 2 do TB-101 quando o voltímetro
do forno indica 600V. O limite de voltagem do forno não é ajustado para fusões

55
normais ou aplicações de aquecimento ao ar do ambiente normal. Este limite é
usado somente para operações no vácuo.
Durante a primeira fusão, assim que se tenha o forno carregado.
Ajuste RP5 (limite de potência), para obter o limite de potência a de saída para os
Kilowatts requeridos.
O limite de TOT, no RP8, é ajustado de fábrica e não é normal mente refeito no
campo. Consulte o Departamento de Assistência Técnica para instruções e
orientações necessárias.
A unidade está agora pronta para funcionar, Para certificar se de que está sendo
obtido um ótimo desempenho, deve ser feito teste de rpodutividade.
Conecte um multimetro nos pinos 6 e 7 do TB103 do "Control board" (use a escala
10 VAC).
Com uma pequena quantidade de carga no forno e sem "Step" de Capacitores
ligados, suba a potência do -VIP- até que medidor mostre a voltagem para o limite
de voltagem do Capacitor.
Ajuste RP7 (ajuste do limite de Voltagem) para obter o limite.
Ajuste RP6 (ajuste do limite de corrente). O limite de Corrente esta marcado próximo
ao "Control board". Este limite pode ser ajustado durante a fusão, mas somente
quando o forno estiver com carga líquida. A corrente é verificada pela voltagem
sobre o R4 (Kwmr), lembre-se que esta voltagem é de pico a pico, leia no
TEMPO DE CONDUÇÃO DO DIODO
“TURN OFF TIME”
LIMITES PARA AS FREQUÊNCIAS BÁSICAS :
500HZ = 110 MICRO SEG.
1000HZ= 80 MICRO SEG.
3000HZ= 40 MICRO SEC.

56
osciloscópio e o valor de pico a pico será dividido por 2,83 para obter a voltagem
RMS para o limite de Corrente.
O ajuste de limite de Potencia deve ser realizando monitorando-se o indicador de
Potencia na frente do painel.
8.4. Detector de Terra.
As unidades de potência VIP da INDUCTOTHERM possuem detectores de fuga à
terra para identificação de falha de isolação do circuito de potencia à terra. Eles
também são usados para indicação de penetração de metal no refratário para a
bobina.
Em equipamentos “LI”, onde todo circuito de potência desde o transformador até a
bobina do forno é eletricamente isolado do terra, qualquer falha de isolação do
sistema que faça com que haja circulação de corrente do circuito de potência para
terra, esta fuga de corrente é monitorada pelo módulo detector terra.
Em equipamentos “NÃO LI”, ou seja, equipamentos que tenham transformador de
alta freqüência que isola o inversor da saída para forno. O detector terra é instalado
no secundário do transformador, de modo a detectar falha de isolação no próprio
transformador de alta freqüência, barramentos e chaves seletoras do circuito
secundário e forno.
O sistema detector terra é basicamente uma fonte de 60 VCC em relação ao terra
que está conectado através de um choque ao circuito de potência do conversor,
deste modo qualquer falha de isolação em relação ao terra ira gerar uma fuga de
corrente no circuito de potência mas também no detector terra, este valor de
corrente é medido e quando atingir o valor ajustado irá desarmar o conversor.
A tensão de saída do detector terra altera sua polaridade a cada 20 seg. esta função
é importante para se evitar eletrolise na tubulação de água.
A aranha do forno tem função importantíssima em relação à segurança do operador
e ao funcionamento do sistema detector terra, é responsável pelo aterramento do
banho de metal líquido. Deste modo evita choque elétrico ao operador em caso de
falha de isolação entre a bobina e banho de metal líquido (penetração de metal) e
proporciona a circulação de corrente elétrica entre a bobina e terra de modo a
provocar o desarme do detector terra em caso de penetração de metal.
Devido a importância de o banho estar corretamente aterrado, a Inductotherm
fornece um equipamento para se avaliar esta condição. Este aparelho é um medidor
de condutividade que deve ser conectado ao terra do conversor e a ponta deve ser
inserida no banho de metal líquido, se houver condutividade, o banho esta aterrado
caso contrario deve ser verificado o motivo da perda desta interligação.
É importante comentar que a Inductotherm desaconselha o reparo do refratário do
fundo do forno, adicionando-se mais refratário, com isso a aranha fica isolada do

57
banho de metal líquido expondo o operador a choques elétricos e inutilizando a
proteção por fuga a terra em caso de penetração de metal.
Outra proteção fornecida pelo sistema detector terra é o desarme por tensão, este
desarme ocorre em casos quando ocorre arco elétrico entre o sistema de potência e
terra e ou em casos onde a fuga ocorre de modo que é gerada uma alta tensão
entre circuito de potência e terra.
O sistema só será armado quando houver tensão na saída do sistema, ou seja, em
caso de falha do trafo de alimentação ou ponte óptica, o detector terra não irá armar.
Esta função é importante para assegurar que o sistema só esteja armado quando
realmente o sistema de proteção estiver funcionando.
Operações sistema
Através do display é possível visualizar o valor de corrente de fuga.
Além do display, no painel frontal existem três sinalizações luminosas de GLD ON,
que indica que o sistema esta armado e em funcionamento, CURR TRIP que indica
que houve desligamento por corrente de fuga e VOLT TRIP, indica que houve um
desligamento alta tensão em relação ao terra.
È possível ajustar a sensibilidade do módulo através do potenciômetro de
sensibilidade acessível ao operador, quando o potenciômetro está ajustado em
100%, o módulo irá desarmar o conversor quando a corrente de fuga atingir 60 mA.
Ao se ajustar a sensibilidade em 0%, o módulo irá desarmar o conversor quando a
corrente de fuga atingir 90 mA, qualquer outro valor de corrente entre 60 e 90 mA
pode ser conseguido através do ajuste de sensibilidade. O ajuste de sensibilidade
tem como finalidade permitir que o equipamento opere com corrente de fuga alta
quando ocorre, por exemplo, umidade na bobina, nesta situação irá ocorrer fuga de
corrente e a sensibilidade pode ser diminuída para que o equipamento continue a
operar sem desarmar.
O botão “probe disconect” ou desconecta forno, tem como função desligar a
conexão elétrica entre a aranha do forno e terra do equipamento, ao se acionar este
botão o banho ira ficar isolado do terra (algumas vezes o banho pode estar
conectado ao terra através do resto de metal na bica e etc.), caso a fuga de corrente
diminua com esta operação, conclui-se que existe uma fuga de corrente entre
bobina e aranha, ou seja, penetração de metal, porém esta função esta sendo
descontinuada.
O botão de teste do terra é um dispositivo adicional para avaliar se o sistema esta
operando corretamente.
O sistema detector terra é basicamente uma fonte de 60 VCC em relação ao terra
que está conectado através de um choque ao circuito de potência do conversor,
deste modo qualquer falha de isolação em relação ao terra ira gerar uma fuga de
corrente no circuito de potência mas também no detector terra, este valor de
corrente é medido e quando atingir o valor ajustado irá desarmar o conversor.
A tensão de saída do detector terra altera sua polaridade a cada 20 seg. esta função
é importante para se evitar eletrolise na tubulação de água.
A aranha do forno tem função importantíssima em relação à segurança do operador
e ao funcionamento do sistema detector terra, é responsável pelo aterramento do
banho de metal líquido. Deste modo evita choque elétrico ao operador em caso de

58
falha de isolação entre a bobina e banho de metal líquido (penetração de metal) e
proporciona a circulação de corrente elétrica entre a bobina e terra de modo a
provocar o desarme do detector terra em caso de penetração de metal.
Devido a importância de o banho estar corretamente aterrado, a Inductotherm
fornece um equipamento para se avaliar esta condição. Este aparelho é um medidor
de condutividade que deve ser conectado ao terra do conversor e a ponta deve ser
inserida no banho de metal líquido, se houver condutividade, o banho esta aterrado
caso contrario deve ser verificado o motivo da perda desta interligação.
É importante comentar que em caso de reparo do refratário do fundo do forno,
adicionando-se mais refratário, deve-se aumentar o comprimento da aranha de
maneira a mantê-la em contato com o banho.
Outra proteção fornecida pelo sistema detector terra é o desarme por tensão, este
desarme ocorre em casos quando ocorre arco elétrico entre o sistema de potência e
terra e ou em casos onde a fuga ocorre de modo que é gerada uma alta tensão
entre circuito de potência e terra.
O sistema só será armado quando houver tensão na saída do sistema, ou seja, em
caso de falha do trafo de alimentação ou ponte óptica, o detector terra não irá armar.
Esta função é importante para assegurar que o sistema só esteja armado quando
realmente o sistema de proteção estiver funcionando.
1. Situações em que atua o Detector Terra
Em caso de presença de umidade na bobina;
• Revestimento da bobina novo.
• Vazamento de agua na bobina.
• Condensação de agua na bobina.
• Reparo do revestimento da bobina, bica ou qualquer outro
procedimento que se utiliza água.
Alta condutividade da agua de refrigeração.
Falha de isolação para terra de algum componente do conversor.
Penetração de metal no refratário.
Falha de isolação da bobina.

59
OBSERVAÇÃO
Ao instalar a aranha do detector de terra no revestimento do forno, as suas pontas devem

60
passar por todo o revestimento de forma que possam entrar em contato com a forma
perdida ou removível a parte externa do cadinho.
O uso da aranha do detector de aterramento em cadinhos não oferece um sistema de
detecção de fuga à prova de imperícia. Nos cadinhos pode, inclusive, nem funcionar,
mesmo naqueles com condutores, visto que nem sempre é possível estabelecer e manter
um bom contado elétrico entre o cadinho e o conjunto de cabos do detector de aterramento.
Uma vez que o detector de fuga a terra desarma, pode haver falha de isolação nos
componentes no circuito de potencia, nos barramentos e nas mangueiras da água de
refrigeração deve-se fazer, em paralelo, uma verificação nas fontes de fuga. Isso pode ser
auxiliado pela disconexão do cabo flexível de aterramento da aranha na base do forno. Se
o terra desaparece quando isso é feito, a fuga é isolada da bobina do forno. Caso a fuga
ainda persista, os outros circuitos paralelos mencionados devem se verificados.
AVISO
O detector de aterramento é um dispositivo básico de segurança, Jamais opere a unidade
com um sistema de detecção defeituoso já que deve sempre operar com a máxima
sensibilidade possível.
Diversos fatores, como as condições do revestimento etc., influenciam na operação e na
velocidade operativa do detector. Se a qualquer momento houver suspeita de aterramento,
pare a operação e esvazie o forno.

64
8.5. Circuito Monitor
O circuito monitor é a interface entre operador e o sistema de fusão, nele é indicado
ao operador todos os alarmes do sistema, todos os limites e quando possuir sistema
Meltmanager , os mais importantes sinais elétricos do sistema para operação.
Têm como função principal indicação de alarmes e sinais de advertência que são os
limites.
Os alarmes são indicados através de sinalização luminosa vermelha, de modo que
quando qualquer indicação vermelha acender, o inversor irá desligar
automaticamente indicando que ocorreu alguma falha no sistema. O inversor
somente ira ligar novamente ao se corrigir a falha.
Os sinais de advertência são as indicações luminosas amarelas que ocorrem
quando não se consegue atingir a máxima potência do equipamento devido a
condição de carga não adequada, neste caso irá acender indicação correspondente
a deficiência na condição de carga.
Indicações operacionais luminosas VERDES ocorrem para indicar que o inversor
está ligado ou que o equipamento esta trabalhando na máxima potência.
FOTO DE UM CIRCUITO MONITOR

65
Tabela Descritiva de Indicadores do Circuito Monitor
SINALIZAÇÃO AMARELAS E VERDES (LIMITES)
INVERT
ON
Inversor Ligado, enquanto estiver acesa, existem pulsos no inversor.
Observar que enquanto esta indicação estiver acesa, não se deve abrir as chaves
seletoras.
FULL
POWER
Plena Potência, indica que o equipamento esta trabalhando na máxima potência
ajustada.
CAP.
VOLT.
Limite de Voltagem indica que o equipamento esta trabalhando na máxima
tensão dos capacitores tanque. Ocorre quando o forno esta trabalhando com
pouca carga.
CURR Limite de Corrente indica que o equipamento esta trabalhando na máxima
corrente do inversor. Ocorre com carga liquida, quando existe um desgaste
significativo do refratário.
FREQ. Limite de Freqüência indica que o equipamento esta trabalhando na máxima
freqüência do inversor. Ocorre com carga liquida, quando existe um desgaste
significativo do refratário.
EXCESS
CHARGE
Limite de T.O.T indica que o equipamento esta trabalhando no menor tempo
para regeneração dos scr´s. Ocorre quando o forno esta carregando com muita
carga fria no inicio da fusão.
FCE
VOLT.
Limite de Tensão do Forno indica que o equipamento esta trabalhando na
máxima tensão do forno. Ocorre quando o forno esta trabalhando com pouca
carga.
LINE
CURR.
Limite de Corrente de Linha indica que o equipamento esta trabalhando na
máxima corrente de entrada. Ocorre quando a tensão de entrada está abaixo do
valor recomendado

66
Tabela Descritiva de Alarmes do Circuito Monitor
SINALIZAÇÃO VERMELHAS (ALARMES)
CAP/ DR
FAULT
Pressostato do capacitor acionado, micro de porta aberto ou scr do
retificador em curto.
SCR
VOLTS
Alta-tensão nos SCR”s do inversor, provável fuga na Bobina
UNIT HIGH
TEMP.
Alta temperatura de água interna, normalmente ocorre quando tem pouca
vazão de água no VIP ou entupimento das mangueiras.
UNIT LOW
PRES.
Baixa pressão de água interna, normalmente ocorre por falta de água no
sistema.
FCE HIGH
TEMP.
Alta temperatura de água externa, normalmente ocorre por baixo fluxo de
água de refrigeração da bobina por entupimento.
FCE LOW
PRES.
Baixa pressão de água externa, normalmente ocorre por falta de água no
sistema.
FCE. SEL.
SWITC
Falha no posicionamento das chaves seletoras ou falta de vazão de água no
forno, normalmente ocorre devido ao mau posicionamento das chaves seletoras
ou existe alguma interrupção na água de refrigeração do forno selecionado.
ACI/AUX
TRIP
Interrupção da ponte retificadora, normalmente ocorre por curto circuito no
inversor ou falha do próprio retificador.

67
8.6. Sensor de Potencial
São módulos eletrônicos que trabalham como transdutores de nível de tensão, ou
seja, reduzem os valores de tensão do circuito de potência para níveis baixos para
que possam ser monitorados por circuitos eletrônicos de baixa tensão como, por
exemplo, o control board.
Módulos eletrônicos em caixa de alumínio ou na versão de circuito eletrônico
aparente ou seja somente placa eletrônica, neste caso uma placa possui seis
sensores na mesma placa.
Resistor externo para determinar relação.
Conexões em alta tensão no circuito de potência e conexões no circuito de controle.
Possuem alta isolação elétrica entre entrada e saída de sinais, caso contrário
poderiam danificar os circuitos eletrônicos ao qual esta conectado.
Por ser circuito eletrônico constituído de amplificadores operacionais, não distorce
sinal de saída, de modo que a forma de onda encontrada na saída, têm formato
igual a forma de onda encontrada na entrada do módulo, porém é claro com a
amplitude reduzida. Esta característica permite que os sensores de potencial sejam
utilizados em níveis de sinal CA e CC.
Têm flexibilidade de relação, somente alterando-se o resistor externo consegue-se
alterar o valor de relação. Observar que para relações acima de 1000/5, deve-se
utilizar o sensor base 168 0757.
Para medição de tensão utilizada no cálculo de potência do equipamento, deve-se
utilizar o módulo 170 8094.
A tensão de saída destes módulos pode variar de +15 VCC a -15 VCC, porém em
caso de tensão alternada, seu valor máximo é de 10 Vrms.
Pode se medir a tensão da saída dos reguladores internos, através dos bornes 9 &
10, este recurso é bastante útil para verificar se estes componentes estão
danificados.
FOTO SENSOR DE POTENCIAL.

68
8.7. Detector de curto
FOTO MÓDULO DETECTOR DE CURTO DIAGRAMA EM BLOCOS DETECTOR DE CURTO
Este módulo têm como função verificar funcionamento dos scr´s do retificador, caso algum entre em
curto este módulo irá desligar o Disjuntor de entrada e ou o retificador evitando assim um curto
circuito de maiores proporções no retificador.
Posição SW 1 Tensão de entrada entre fases
1 240 Vca
2 1150 Vca
3 480 Vca
4 575 Vca
Tabela com nível de tensão do módulo.

69
8.8. Detector perda de fase
FOTO DO MODULO PERDA DE FASE DIAGRAMA EM BLOCOS DO MODULO PERDA DE FASE
Este módulo tem como função detectar se todas as fases de entrada estão presentes e com nível de
tensão correta.
Possui 3 três leds D8, D10 e D12 que são indicadores das fases de entrada, quando acesos na cor
verde, indicam presença das fases no nível de tensão correto, quando acesos na cor vermelha
indicam falta de fase ou baixa tensão na fase correspondente.
O led D14 indica o sinal de saída do módulo, quando aceso na cor vermelha, indica que o módulo
está enviando sinal para o ACI e ou Z-Control que existe falta de fase consequentemente o retificador
não ira entrar em operação e consequentemente o inversor. Em algumas unidades o Falta de Fase
está conectado somente no Z-Control, deste modo quando ocorrer uma falta de fase, somente o
inversor ira se manter desligado.
Posição SW 1 Tensão de entrada entre fases
1 1150vca
2 575vca
3 480vca
4 120vca
Tabela com posição da chave SW1, onde é possível selecionar nível de tensão de trabalho.

70
PARTE 9. DETECÇÃO DE FALHAS
Esta seção resume os procedimentos normais para funcionamento de um sistema
'VIP'. Os sistemas variam muito de uma instalação para outra, tipo de (orno e tipo de
sistema de resfriamento.
Por este motivo, esta seção é bastante genérica.
São indicados, no fim desta seção, alguns procedimentos que operador deve adotar
para condições irregulares. Entretanto, cada cliente deve rever suas próprias
necessidades e desenvolver procedimentos específicos de emergência, baseado
nas instalações e exigências próprias.
9.1. FUNCIONAMENTO DIÁRIO
01 Ligue a água.
02. Inspecione o refratário e, se necessário, proceda reparos.
Quando o refratário estiver pronto, carregue o forno.
AVISO
Use somente carga de material seco;
Inspecione a sucata (fardos) embalados antes de adicioná-la à fusão, verificando
se existe umidade na mesma;
Evite carregamento contendo recipientes parcialmente fechados (refrigerante e
cerveja enlatados), os quais poderiam conter líquidos dos retidos. Líquidos ou
fragmentos de material combustível podem evaporar-se com violenta explosão
dentro do metal e causar uma erupção do banho.
Inspecione o poço de emergência para assegurar-se de que ele areja limpo, não
contenda água ou outros.
"Falhas em observar estes procedimentos podem resultar em explosão, com
sérios ferimentos ao pessoal."
3. Feche a chave seletora do forno que vai ser operado.
4. Ligue a chave disjuntora,

71
5. Pressione o botão "desliga" vermelho, para rearmar o ACI (este item deve ser
eliminado para as unidades sem o ACI).
Rearme o circuito monitor e então pressione o botão "liga".
NOTA
"Em unidades com controle remoto, ao pressionar o botão "liga" o circuito monitor
também é rearmado"
6. Gire o borrão de controle de potência até obter a máxima potência no painel. O
sistema manterá a mais alta potência permitida, automaticamente, sem ajustes
adicionais dos controles
7. Se uma potência de fusão menor do que plena potência for necessária, ajuste
a saída de kW desejada, observando o quilowattímetro, enquanto o botão de
controle é girado.
8. Verifique o painel de lâmpadas indicadoras, conforme segue.
a) Potência principal lâmpada vermelha acesa.
b) Potência reduzida -A lâmpada verde está acesa quando a potência for
inferior à nominal do equipamento. Esta lâmpada apagará quando a potência
nominal for atingida.
Sendo assim, a lâmpada de potência acenderá.
Operação Normal - Com o sistema operando n ciclo normal de lesão todas as outras
lâmpadas do painel estarão apagadas.
9. DESLIGAMENTO DA UNIDADE
Quando as operações de fusão forem completadas:
Gire o botão de controle de potência para zero;
Desligue o botão de controle de alta freqüência;
Após desligar o botão de alta freqüência, deixe a chave disjuntora do equipamento
ligada durante 10 min., aproximadamente, para resfriamento do transformador de
alta freqüência;
Desligue a chave disjuntora;
Permita que a água circule através das bobinas das fornos até que todo o sistema
sega resfriado.

72
NOTA
"Observe todas as medidas de segurança Quando as fusões forem completadas,
certifique-se de que a lâmpada vermelha de potência está apagada. Se falhas
acontecerem, consulte a Seção de Eliminação de Problemas deste manual. Durante
a operação normal, as portas da cabine devem ser mantidas travadas"
9.2. OPERAÇÕES IRREGULARES
1. Falha de Energia
O dispositivo de desligamento por baixa tensão desligara automaticamente o "VIP".
Veja a Seção 8.4 para procedimentos detalhados.
2. Falha de Pressão da Água
O "VIP" desligará automaticamente. Se o forno estiver quente, deve ser
restabelecido, rapidamente, um !luxo mínimo de água para evitar estragos nos
fornos e possíveis danos pessoais.
3. Alta Temperatura da Água de Resfriamento
Experimente reduzir a potência antes que a unidade desligue e continue a operação
com potência reduzida, enquanto procede o conserto. Após um desligamento é
necessário um período considerável para que a água resfrie.
A detecção de deleitas e procedimentos corretivos para outras condições irregulares
estão descritas nas seções "Medidas de Segurança ", "Detecção de Falhas" e
'Manutenção". Geralmente, estes procedimentos devem ser empreendidos somente
com a direção do pessoal qualificado de manutenção e supervisão.
9.3. GERAL
Os procedimentos de detecção de falhas comidos nesta seção mostram as falhas
mais comuns que podem ocorrer durante o uso do equipamento. Causas prováveis e
soluções são fornecidas para abreviar a ação corretiva
AVISO
"Antes de trabalhar no equipamento, desligue a alimentação de força (disjuntora e
controle de potência) A menos que especificamente necessário, não trabalhe no
equipamento com energia elétrica ligada."
9.4.PROCEDIMENTO

73
A detecção de falhas efetivas consiste de:
Identificação de uma falha ou problema,
Isolação do problema, quando possível;
Solução do problema através do reparo, substituição ou ajuste;
Os procedimentos descritos nesta seção mostrarão a natureza de um problema. O
técnico consultará uma tabela, na qual os procedimentos detalhados são mostrados
a fim de ajudar nos reparos ou soluções dos problemas.
AVISO
"Não desmonte partes até que cada componente seja devidamente identificado”.
Monte todas as partes na ordem reversa da desmontagem Observe os valores de
torque corretos. Não altere ajustes no "Control Board" sem a devida autorização.
9.5. INDICADORES
O gabinete do conversor é fornecido com indicadores visuais, mostrando condições
do sistema, quando ocorrer um defeito, verifique a indicação no monitor e os
medidores, a fim de identificar a falha. A operação normal de fusão deve estar de
acordo com os procedimentos descritos na Seção VII. Quando ocorrer uma condição
irregular, tal como, baixa potência de saída; as lâmpadas do painel mostrarão a
possível falha para isolar o problema. Consulte o parágrafo adequado par eliminação
de falhas e a tabela de referência para isolá-las, identificando uma solução para o
problema. Uma familiarização com os procedimentos de partida, testes e desenhos
ajudará na solução dos problemas.
9.6. FALHA DE ENERGIA
Uma falha de energia nestes equipamentos requerem atitudes imediatas, para evitar
danos aos fornos. Se a falha de energia deve-se a um deleito nas linhas de utilidade,
prossiga imediatamente para a Seção de Fornos (Seção 8.42) e consulte também a
Tabela 8.1
9.6.1. FALHA DA UNIDADE DE POTÊNCIA
As unidades "VIP" são protegidas contra danos provenientes de transientes elétricos
invernos e externos, e defeitos no controle devido ao desligamento da disjuntora de
ação ullra-rápida e ACl. Um desligamento ocasional da unidade pode ser tolerado,

74
entretanto o pessoal da manutenção deve efetuar uma rápida verificação da
unidade, depois de qualquer desligamento da disjuntora.
Somente se uma verificação da unidade revelar que alguns reparos são necessários
ou a disjuntora não puder ser rearmada, a situação vai requerer maior atenção. A
Seção 8.5 abrange a detecção de defeitos na unidade de potência.
9.6.2. PROTEÇÃO DO FORNO
Se os reparos a serem feitos no equipamento parecerem extensos ou se a natureza
do defeito não estiver definida, devem ser tomadas algumas medidas para proteger
o forno contra danos. Se o forno estiver vazio com refratário relativamente frio, será
necessário proteger o refratário colocando uma tampa no forno. Se o forno estiver
vazio com o refratário quente, será necessário colocar uma chama no refratário, para
evitar choque térmico. o tipo do refratário determinará o procedimento apropriado.
Em muitos dos casos deve ser seguido um procedimento de parada normal.
Se o problema ocorrer com uma carga totalmente fundida devem ser considerados
os seguintes itens
Levará de meia a uma hora para que o metal solidifique, dependendo da
temperatura.
Se o forno deve ser esvaziado, a área ou panelas devem estar preparadas para
receber o volume total de metal do forno. 0 poço de emergência deve estar limpo e
seco
AVISO
"O metal vazado dentro de um poço o área de vazamento onde existir retenção de
água ou umidade, pode ocasionar uma violenta explosão, a qual pode causar sérios
ferimentos ao pessoal"
O vazamento pode gerar um grande aquecimento dentro da área, causando danos
secundários.
Levará de uma a quatro horas para metal solidificar dentro do forno, o suficiente para
danificar o refratário, dependendo da temperatura e capacidade do forno.
A água de resfriamento para o forno DEVE SER MANTIDA. Isto é mais importante
do que manuseio do metal líquido a figura 8.6 mostra uma situação de perda de
água de resfriamento.
Considerando estes fatores, pode ser tomada uma decisão sobre o vazamento
parcial ou não do forno. Se um forno é vazado, os procedimentos normais de parada

75
devem ser seguidos.
Para vazar parcialmente um forno, uma quantidade de metal suficiente deve ser
removida deste, deixando aproximadamente 50% (cinqüenta por cento).
Então o forno deve ser deixado na posição inclinada e esta carga deve ser refundida
nesta mesma posição. Isso reduzirá as trincas devido à expansão do refratário. 0
vazamento parcial deve ser feito mente quando o poço de emergência e/ou a
capacidade das panelas for insuficiente.
Em muitos casos pode ser recomendável e seguro permitir simplesmente que o
forno esfrie e assumir provável perda do refratário.
Se a energia for restabelecida rapidamente, não há nada a perder. Se o material se
solidifica é possível refundí-lo e, então, vazar o forno.

77
9.6.3. REFUSÃO DE UM FORNO RESFRIADO
Os procedimentos seguintes aplicam-se tanto para o forno totalmente
cheio quanto para um forno parcialmente descarregado.
O forno deve ser inclinado;
A potência deve ser aplicada muita lentamente. "Deve-se utilizar o mesmo
tempo para fundir que foi gasto para resfriar”.
AVISO
"Se uma carga for fundida muito rapidamente, provocará trinca no refratário
conduzindo a penetrações, as quais podem provocar danos pessoais e materiais.”
Controle as condições de corrente de fuga para a terra. A qualquer sinal de
penetração de metal, desligue e retire o material e refratário;
Esvazie o forno imediatamente após a refusão aguarde-o esfriar, inspecione
totalmente e proceda reparas no refratário. Se houver qualquer dúvida quanto a esta
condição, o refratário deve ser substituído.
AVISO
"Existe o perigo de que o metal no fundo do poço superaqueça, enquanto que na
superfície em contato com o ar permaneça frio. Por esta razão, o forno deve ser
inclinado totalmente para que qualquer metal que seja fundido abaixo da superfície
esteja em contato com a parte inferior da supefiicie fria. Vazando o forno enquanto o
metal funde, reduz-se a tensão do refratário. Mesmo assim, o refratário deve ser
inspecionado e reparado, se necessário, antes que uma próxima fusão seja
executada."
Se o material sólido cobre completamente o fundo do forno é aconselhável substituir
o refratário para remover o material. O perigo de uma falha de refratário e as
conseqüências devem ser consideradas, a fim de prevenir contra perda de material,
mão de obra, perda de produção utilizada para substituir o refratário. Com fornos
pequenos e com tornos com cadinhos instalados, a possibilidade de recuperar o
refratário ainda que com muito cuidado, e a fusão do material solidificado que cobre
o fundo do forno é remota.

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