ES2534338B1 - Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos - Google Patents

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Abstract

Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos.#La unión de conductores eléctricos de gran longitud debe ser más robusta de lo que asegura un simple casquillo, que los une cuando dichos conductores deben situarse en el fondo marino, totalmente irregular y con un esfuerzo sobre el casquillo o medio de unión elevado, consecuencia, además, de la irregularidad antes citada, del elevado peso de los conductores, motivo por el cual el procedimiento objeto de la invención consiste en la soldadura de los conductores, perforado del casquillo de refuerzo, su colocación en la zona de soldadura de los conductores y soldado del casquillo con posterior deformación del casquillo hasta que el diámetro del casquillo sea igual a los conductores.

Description

DESCIPCIÓN
Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos
Objeto de la Invención. 5
Más concretamente la invención se refiere a un procedimiento para la unión mediante soldadura de dos conductores eléctricos y posterior tratamiento de la misma y de dichos conductores, con la colocación de un terminal de unión, de manera que el diámetro de la unión una vez colocado el mismo en la zona de unión no supere el 10 diámetro de los conductores, quedando de esta forma asegurado tanto la unión puramente mecánica con la unión eléctrica.
Estado de la Técnica.
15
La unión de dos conductores eléctricos con el fin de disponer de la longitud de conductor adecuado a las necesidades, ha sido abordado por la tecnología, mediante la utilización en algunos casos de conectores dotados de tornillos de presión, de manera que los extremos de los conductores a unir entran por los extremos de dichos conectores, y se inmovilizan en su interior mediante dichos tornillos. 20
Otros sistemas de unión de conductores eléctricos, es mediante la soldadura de las partes extremas de los conductores, lo que provoca en la unión de los mismos un aumento no deseado del diámetro del conductor, lo que supone un problema para su cubrición posterior, y una dificultad añadida de transito, cuando dicho conductor debe deslizarse por una funda protectora o tubo. 25
Otro de los sistemas de unión es mediante un terminal o conector, formado por una superficie que se dobla por la acción de una prensa, en este caso se presentan así mismo problemas de conductividad y de falta de uniformidad en la zona de unión con los problemas anteriormente citados de alteración del diámetro en la zona de unión de dichos conductores, al tratarse de una deformación del casquillo de refuerzo mediante un solo 30 golpe, ejercida por una máquina prensa.
Finalidad de la Invención.
La finalidad de la invención es construir un empalme de dos conductores con la 35 misma fuerza tensora que el cable original, sin modificar las propiedades mecánicas ni eléctricas de los mismos.
Las propiedades mecánicas que se quieren preservar tienen que ver con la exigencia de que el punto de unión de dichos conductores, tenga la misma resistencia del conductor sin empalmes, y las propiedades eléctricas se refieren a que el punto de unión no debe 40 perjudicar la conductividad eléctrica a todo lo largo del conducto, generando calentamientos.
Descripción de la Invención.
45
La instalación de conductores para el traslado de energía eléctrica, principalmente cuando dichos conductores discurren por el suelo marino, precisa de grandes longitudes de conductor que normalmente no pueden ser fabricados de un solo tramo, siendo obligado el unir diversos tramos por cualquier medio conocido. Sin embargo una unión convencional no es posible, cuando debido al gran diámetro de dichos conductores, los 50 mismos deben soportar tanto tensiones longitudinales, como tensiones torsionales,
debido al tendido de dichos conductores sobre superficies irregulares, soportando además su propio peso, por lo que una rotura aparte de probable puede ser un gran problema, debido al medio en el que los conductores trabajan y a la dificultad de acceso a dicho medio, y a su coste.
5
El tendido de dichos conductores se realiza después de introducir los conductores en mangueras, el llamado cable umbilical, en los cuales existen otros conductores y tubos o no, con lo cual cualquier rotura al producirse por debajo del nivel del agua a grandes profundidades, implica la reparación de dichas roturas, y precisa de medios especializados y de difícil ubicación en las inmediaciones de dicha roturas. 10
El procedimiento objeto de la invención, se inicia con el pre-conformado de la superficie de una pletina plana para obtener mediante su deformación, un casquillo de refuerzo con el auxilio de unos medios mecánicos, como puede ser el doblado entre huellas semi-circulares en un tornillo o prensa situadas enfrentadas, y con distancias 15 decrecientes entre ellas, todo ello para provocar una deformación desde una configuración plana, la de la pletina inicial, hasta que la misma sea sensiblemente cilíndrica, pero sin cerrar los bordes del casquillo de refuerzo, dejando un cierto ángulo alfa entre los mismos, para permitir la posterior introducción de los conductores soldados en el interior de dicho casquillo por el espacio delimitado por dichos bordes. El 20 preconformado de la superficie de la pletina puede realizarse mediante mordazas, provistas de un circuito de refrigeración, el cual entra en acción a la hora de soldar longitudinalmente los bordes del casquillo preconformado.
El material del casquillo de refuerzo, será una hoja plana de material metálico 25 conductor, incluyendo los férricos, no férricos y sus aleaciones, con las mismas propiedades que el conductor, en cuanto a conductividad se refiere, así como de resistencia mecánica.
A continuación y una vez que los conductores se han soldado por uno de sus 30 extremos se rodea la zona de unión, mediante el casquillo de refuerzo previamente deformado, introduciendo el conjunto de conductores y terminal y/o conector en su interior, en unas segundas mordazas o secuencia de mordazas, cada par de ellas con un diámetro inferior al anterior, hasta dejar los bordes libres del casquillo de refuerzo listo para la soldadura, mediante la aportación de material de la misma naturaleza de dicho 35 casquillo. La última mordaza se ha diseñado de manera que tiene el mismo diámetro que la anterior, pero proporciona a la superficie del casquillo de refuerzo un acabado con surcos, dichas mordazas, tal y como se ha explicado anteriormente, integran un circuito de refrigeración, el cual actúa cuando se sueldan los bordes del casquillo.
40
En la superficie del casquillo de refuerzo se producen una serie de ranuras que facilitan el recubrimiento posterior de la zona de unión. En todos los casos el procedimiento preconizado consigue un diámetro en la zona de unión de los conductores, que contando con el grosor de la pared de dicho casquillo de refuerzo, es de la misma magnitud que la de los conductores antes de su unión. 45
Otros detalles y características se irán poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a continuación se da, en los que se hace referencia a los dibujos que a esta memoria se acompañan, en los que se representa a título ilustrativo pero no limitativo una representación gráfica de la invención. 50
Breve descripción de las figuras.
Sigue a continuación una relación de las distintas partes de la invención que se identifican en las figuras que siguen, con la ayuda de los números correspondientes; (10) casquillo de refuerzo, (11) estación de calentamiento y conformado, (12) patas, (13) 5 plataforma, (14) mordazas, (15) varilla, (16a, 16b) conductores a empalmar, (17) cavidad, (18) bordes, (19a, 19b) extremos de los conductores, (20) estación, (21) mordazas, (22) línea de soldadura.
La figura nº 1 es una vista frontal en alzado de un casquillo de refuerzo (10) antes 10 de su modificación formal, desde una superficie plana a una superficie sensiblemente cilíndrica abierta, tal y como se muestra en la figura nº 2.
La figura nº 2 es una vista frontal en alzado del casquillo de refuerzo (10) de la figura nº 1 curvado pero con sus bordes abiertos según un ángulo alfa. 15
La figura nº 3 es una vista lateral en alzado de una estación de calentamiento y conformado (11), para la unión de los conductores (16).
La figura nº 4 es una vista frontal en alzado y la figura 4a una vista en planta 20 superior de la estación de calentamiento y conformado (11), y entre las mordazas (14) los conductores (16).
La figura nº 5a es una vista superior en planta de una estación de calentamiento y conformado de la zona “A” antes de haber efectuado la operación de deformación 25 progresiva del casquillo de refuerzo (10) sobre los conductores soldados (19a, 19b) en su interior sobre la zona de soldadura por la acción de unas mordazas (14, 21).
La figura nº 5b es la misma vista superior que la figura nº 5a pero cuando el casquillo de refuerzo (10) ha adquirido un diámetro o sección sustancialmente igual que el diámetro o sección de los conductores soldados (16a, 16b), es decir cuando la operación de 30 deformación progresiva ha finalizado y se ha alcanzado que df (diámetro final) = dc (diámetro del conductor).
Descripción de una realización de la Invención.
35
En una de las realizaciones preferidas de la invención, el procedimiento preconizado se inicia con un preformado del casquillo de refuerzo (10), que tal y como puede verse en la figura nº 1, puede ser una lámina (10) plana de cobre, aluminio, acero u otro metal similar buen conductor de la electricidad o bien un material férrico y no férrico con sus aleaciones, hasta que adopte la configuración sensiblemente cilíndrica abierta 40 que se muestra en dicha figura nº 2, lo cual se consigue mediante la acción de unas huellas semi-circulares en un tornillo mecánico o bien una prensa u otro sistema equivalente, no representada en la figura, de manera que después del pre-conformado quede un ángulo alfa entre los bordes (18) de la misma, para que posteriormente se pueda introducir los conductores (16) previamente soldados, en el interior de dicho 45 casquillo de refuerzo (10), por la zona de soldadura de dichos conductores (16).
Paralelamente al preformado de la lámina (10) para convertirla en casquillo se procede en una operación aparte a la soldadura de los conductores (16) por uno de sus extremos (19), para lo cual se disponen en los extremos (19) de los mismos en una 50 estación de calentamiento y conformado (11), que consta de sendas mordazas (14)
enfrentadas, cuya cara anterior la de ambas mordazas, presenta una cavidad abierta (17) sensiblemente circular para la colocación de los conductores (16) véase figura nº 2, de forma que al quedar aprisionados (16) entre dichas mordazas (14), con una lanza térmica o similar, y aportación de material se soldan dichos extremos (19), para a continuación colocar el casquillo de refuerzo (19) rodeando la zona de soldadura, e iniciar una fase 5 deformación circular de (10), tal y como puede verse en la figura nº 5.
La deformación final del casquillo de refuerzo (10) se lleva a cabo mediante una segunda estación (20), tal y como puede verse en la figura nº 5, dotada de sendos pares de mordazas (21) enfrentadas, provistas del oportuno circuito de refrigeración cada una de 10 ellas (21) con una menor distancia, entre cada par de mordazas, de manera que la deformación del casquillo de refuerzo (10) es progresiva longitudinalmente, y el diámetro final del casquillo (10) con los conductores (16) en la zona “A” es el mismo que el conductor original, para finalmente proceder al soldado del casquillo (10).
15
El diámetro final “df” en la zona de unión de los dos conductores (16), tal y como puede verse en la figura nº 5, es igual al diámetro de los conductores “dc”, de tal y como se ha representado en la figura nº 5, a pesar del propio espesor del casquillo de refuerzo (10). Sólo cuando los diámetros df=dc, puede colocarse fuera del procedimiento descrito una funda rodeando y protegiendo los conductores (16) y la zona de unión donde se 20 encuentra el casquillo de refuerzo (10).
El procedimiento anteriormente descrito se puede aplicar indistintamente a núcleos de cobre y/o aluminio, terminales y/o conectores de cobre aluminio y acero, así como de materiales metálicos, férricos y no férricos y sus aleaciones, conductores de 25 cables individuales o múltiples, Cables LV, MV, HV, EHV.
Descrita suficientemente la presente invención en correspondencia con las figuras anexas, fácil es comprender que podrán introducirse en la misma, cualesquiera modificaciones de detalle que se estimen convenientes, siempre y cuando no se altere la 30 esencia de la invención que queda resumida en las siguientes reivindicaciones.

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos de los fabricados en cobre aluminio, acero o cualquier otro material buen conductor de la electricidad, caracterizado en que el procedimiento consta de las siguientes fases: 5
    - Soldadura de los extremos de los conductores a unir.
    -
    - Pre-conformado del casquillo de refuerzo, hasta que el mismo adopta una configuración sensiblemente cilíndrica dejando un ángulo por entre sus bordes. 10
    -
    - Colocación del casquillo de refuerzo en la zona de soldadura de los conductores previamente soldados.
    -
    - Soldadura de los bordes libres del casquillo de refuerzo con los conductores 15 soldados en su interior.
    -
    - Deformación progresiva del terminal y/o conector con los conductores soldados en su interior sobre la zona de soldadura de los conductores hasta que el diámetro df=dc.
    20
  2. 2. Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos según la 1ª reivindicación, caracterizado en que el pre-conformado del casquillo de refuerzo a partir de una lámina se realiza mediante huellas semi-circulares en un tornillo o prensa.
  3. 3. Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos según la 1ª 25 reivindicación, caracterizado en que la soldadura de los extremos de los conductores a unir, se realiza con el auxilio de sendas mordazas cuya cara interior presenta una cavidad circular, y están sometidas a calentamiento soldándose dichos extremos mediante aportación de material y lanza térmica o similar en dichos extremos.
    30
  4. 4. Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos según la 1ª reivindicación, caracterizado en que la soldadura de los bordes del casquillo de refuerzo se realiza en sentido longitudinal en toda la zona A.
  5. 5. Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos según la 1ª 35 reivindicación, caracterizado en que la deformación progresiva del terminal y/o conector antes de colocar los conductores soldados, se utilizarían unas huellas semi-circulares en un tornillo mecánico o bien una prensa.
  6. 6. Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos según la 1ª 40 reivindicación, caracterizado en que para la soldadura de los conductores por uno de sus extremos, se utilizará una estación de calentamiento y conformado, que consta de sendas mordazas enfrentadas, cuya cara anterior la de ambas mordazas, presenta una cavidad abierta sensiblemente circular para la colocación de los conductores, de forma que al quedar aprisionados entre dichas mordazas, con una lanza térmica o similar, y 45 aportación de material se soldan dichos extremos, para a continuación colocar el casquillo de refuerzo rodeando la zona de soldadura.
  7. 7. Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos según la 1ª reivindicación, caracterizado en que un vez colocados los conductores soldados en el 50 terminal y/o conector, se utilizará para su doblado final hasta dejar sus bordes a tope,
    segunda estación, dotada de sendos pares de mordazas enfrentadas, cada una de ellas con una menor distancia, entre cada par de mordazas, de manera que la deformación del casquillo de refuerzo es progresiva longitudinalmente, y el diámetro final del casquillo con los conductores en la zona “A” es el mismo que el conductor original, para finalmente proceder al soldado. 5
  8. 8. Procedimiento para la unión mecánica y eléctrica de conductores eléctricos según la anterior reivindicación, caracterizado en que las mordazas incorporan un circuito de refrigeración que actúa en el momento de soldar los bordes del casquillo de refuerzo.
    10
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