Las refinerías de aluminio utilizan electricidad para separar el aluminio de los minerales en los que se produce de forma natural. Esta electricidad suele adoptar la forma de CC de bajo voltaje ("bajo" significa de 4 a 6 voltios), a una corriente muy alta (del orden de decenas de kiloamperios). Tanto poder representa un peligro de electrocución, pero no entiendo cómo. Si todo el sistema eléctrico funciona a, digamos, 5 voltios, y el cuerpo humano actúa como una resistencia, entonces, ¿cómo puede pasar suficiente corriente a través del cuerpo humano para ser peligroso? De manera similar, ¿cómo puede ocurrir un arco eléctrico a través del aire, si se necesitan cientos de voltios para formar un arco en una distancia muy corta?
El voltaje para el proceso de Hall-Héroult es inconvenientemente bajo (y la corriente demasiado alta) para una operación en paralelo eficiente, por lo que utilizan un montón de celdas en serie.
De esta fuente ("Estudios sobre el proceso de electroobtención de aluminio de Hall-Heroult"):
La densidad de corriente óptima es de alrededor de 1 A cm-2 con una corriente de celda total de 150-300 kA y un voltaje de celda de -4,0 a -4,5 V. Una casa de celda típica contendrá alrededor de 200 celdas dispuestas en serie en dos líneas.
Entonces, el voltaje en cualquier celda dada con respecto a tierra puede ser bastante alto, y el voltaje a través de una celda si se abre será de casi 1kV. Corrientes como esa vaporizarán fácilmente el metal para que puedan sostener un arco muy largo si se abre con relativa lentitud y no tiene un mecanismo de escape (la CC es peor que la CA).
Para comprender el problema de la eficiencia, considere un rectificador de onda completa simple hecho con 6 rectificadores de silicio. Tendrá una caída de (digamos) 2V a plena corriente, por lo que la pérdida será la corriente de salida x 2V. A 150kA son 300kW perdidos. Si ejecuta 200 celdas en paralelo, estaría desperdiciando 60MW. Incluso a los precios baratos de la electricidad que pagan las fundiciones, eso sumará, del orden de quizás 25-50 millones de dólares al año. En serie, la pérdida es de 'solo' 300kW. El costo de capital también es mucho menor para hacer 150kA a 800V frente a 30MA a 4,5V porque se requerirían muchos más rectificadores y disipadores de calor.
El bucle de conductor que transporta la corriente de 10 kA tiene una inductancia distinta de cero. Eso significa que una gran cantidad de energía se almacena en ese circuito como .
Si hay una interrupción en el circuito, la inductancia aumentará el voltaje en la interrupción para mantener el flujo de corriente, mientras todavía hay energía almacenada disponible para impulsarla. Esto será suficiente para sostener un arco, y si el arco llega a ser lo suficientemente largo como para necesitar un alto voltaje para sostenerlo, suficiente para electrocutar a una persona.
Un ejemplo más cotidiano de una fuente peligrosa de bajo voltaje y alta corriente es una batería de automóvil humilde. ¿Por qué? A pesar de que el voltaje (12 V más o menos) no es suficiente para electrocutarlo o incluso electrocutarlo significativamente en circunstancias normales, las posibles corrientes de falla son lo suficientemente altas como para causar un calentamiento significativo de cualquier objeto metálico involucrado en la falla, lo que provoca quemaduras graves.
Como señala Spehro, 10 kA es demasiado incómodo de manejar (¡imagine el tamaño de las barras colectoras que necesitaría!), por lo que las aplicaciones prácticas de Hall-Heroult conectan un montón de celdas en serie. Esto significa que hay voltajes peligrosos en toda la cadena de celdas (¡ya tierra!) incluso si cada celda solo funciona con unos pocos voltios. Piense en esto como la diferencia entre un RC LiPo y el paquete de iones de litio en un Tesla: ambos pueden generar corrientes de falla peligrosas, pero el último también puede causarle una descarga eléctrica.
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