BR112015002430B1 - método de junção mecânica e elétrica de condutores elétricos - Google Patents

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Abstract

MÉTODO DE JUNÇÃO MECÂNICA E ELÉTRICA DE CONDUTORES ELÉTRICOS. A invenção se refere à junção de condutores elétricos muito longos, que devem ser mais robustos que os guarnecidos em uma simples bucha, juntando-os quando os condutores são posicionados no fundo do mar, de forma bem irregular, e pressionando a bucha ou os meios de junção elevados, e, como consequência, além da irregularidade do supracitado, o peso grande dos condutores. Por esta razão, o método objeto da invenção consiste na soldagem dos condutores, perfurando a bucha de reforço, posicionando-a na área de soldagem dos condutores e soldando-a, além da deformação subsequente da bucha, até que o diâmetro dela seja igual ao dos condutores

Description

Objeto da Invenção
[00l] A invenção se refere, de modo mais específico, a um processo de junção de dois condutores elétricos por soldagem e ao tratamento subsequente da junção e dos condutores, com o posicionamento de um terminal de junta, de modo que o diâmetro da junta, ao ser posicionado em sua área, não excede aquele dos condutores, garantindo sua união puramente mecânica, bem como elétrica.
Estado da Técnica
[002] A junção de dois condutores elétricos visando à obtenção do comprimento do condutor correspondente necessita ser executada por meios tecnológicos e com o uso eventual de conectores com parafusos de pressão, para que as extremidades dos condutores a serem juntados entrem pelas extremidades dos conectores, sendo imobilizadas por dentro pelos parafusos.
[003] Uma forma de juntar os condutores elétricos se dá pela soldagem das extremidades dos condutores entre si, o que tem o inconveniente de aumentar o diâmetro do condutor, comprometendo os revestimentos subsequentes, além de dificultar ainda mais a passagem necessária do condutor pelo tubo ou cobertura de proteção.
[004] Outra forma de junção dos condutores supracitados ocorre por meio de um terminal ou condutor, formado pela superfície que é dobrada pela ação de uma prensa, apresentando, neste caso, problemas de condutividade e ausência de uniformidade na área de junção, além dos problemas supracitados de alteração no diâmetro da área de junção dos condutores, visto que a superfície consiste na moldagem da bucha de reforço com um único impacto exercido pela prensa.
[005] Um exemplo de junção de condutores elétricos são os divulgados na Patente Europeia n ° 183.035, onde a junção dos condutores de alumínio de cabos de energia elétrica por meio de uma luva de material mais rígido que o alumínio pode ser vista.
[006] Na patente francesa no. 1.071.295 as melhorias na junção de condutores elétricos por meio de uma ponteira inicialmente aberta cuja espessura varia em suas extremidades, são descritas e reivindicadas, enquanto que a patente japonesa no. 123.967 mostra um método para unir condutores elétricos por meio de uma luva aberta cujas extremidades separadas são unidas com a assistência de material de soldagem.
Fundamentos da Invenção
[007] A invenção tem como objetivo criar uma junta entre dois condutores com a mesma resistência do cabo original, sem modificar suas propriedades elétricas ou mecânicas.
[008] As propriedades mecânicas destinadas a serem preservadas dependem do ponto de junção dos condutores, que devem ter a mesma resistência do condutor sem as juntas, e as propriedades elétricas se referem ao fato de que o ponto de junção não deve afetar de forma negativa a condutividade elétrica pelo comprimento do condutor, gerando calor.
Descrição da Invenção
[009] A instalação de condutores que transportam energia elétrica, principalmente ao se moverem no fundo do mar, depende de condutores de maior comprimento, que, normalmente, são em uma única peça, de modo que diferentes seções devem ser unidas por qualquer meio conhecido. Entretanto, não é possível uma junta convencional, em função dos condutores de diâmetro grande, por sustentarem forças torcionais e longitudinais, serem dispostos em superfícies irregulares, sustentando também seu próprio peso, de modo que a ruptura, além de ser provável, pode ser problemática, em razão da localização dos condutores e da dificuldade e custo elevado referentes ao seu acesso.
[010] Os condutores supracitados são dispostos após serem posicionados em mangueiras, denominadas cabo umbilical, em que existem ou não outros condutores e tubos, de modo que o conserto da ruptura em águas profundas necessita de recursos especializados, sendo difícil a localização exata do ponto de ruptura.
[011] O processo referido na invenção começa com a pré-moldagem da superfície de uma chapa plana, para obter, pela deformação, uma bucha de reforço com a ajuda de meios mecânicos, como a dobragem entre matrizes semicirculares em um cortador ou prensa localizados um de frente para o outro, e com a diminuição das distâncias entre ambos, levando à deformação da configuração plana, aquela da chapa inicial, até se tomar cilíndrica, porém sem fechar as bordas da bucha de reforço, deixando um ângulo alfa entre elas, propiciando a inserção posterior dos condutores soldados no interior da bucha pelo espaço delimitado pelas bordas. A pré-moldagem da superfície na chapa pode ser executada por grampos, com um circuito de refrigeração, que entra em ação ao soldar as bordas da bucha pré-moldada longitudinalmente.
[012] O material da bucha de reforço é uma chapa plana de material de metal condutor, incluindo material ferroso, não ferroso e suas ligas, com as mesmas propriedades do condutor em relação à condutividade, bem como à resistência mecânica.
[013] Em seguida, após os condutores serem soldados em uma de suas extremidades, a área da junta é circundada, pela bucha de reforço previamente deformada, sendo nela inseridos os condutores e o terminal e/ou o conector, a segunda série de grampos ou sua sequência, em que cada par tem um diâmetro menor que o anterior, até as bordas ficarem livres da bucha de reforço e prontas para serem soldadas, com a soldagem da bucha. O último grampo é projetado para ter o mesmo diâmetro que o anterior, porém ele confere acabamento de sulco à superfície da bucha de reforço, e os grampos, como já explicado, têm um circuito de refrigeração que atua quando as bordas da bucha são soldadas.
[014] A superfície da bucha de reforço dispõe de uma série de sulcos que facilitam o revestimento subsequente da área da junta. Em todos os casos, no processo aqui descrito, obtém-se o diâmetro na área da junta do condutor, que, incluindo a espessura da parede da bucha de reforço, tem as mesmas dimensões dos condutores antes de serem soldados.
[015] A descrição apresenta abaixo outros detalhes e características com referência aos desenhos em anexo e mostrados com fins ilustrativos, porém não limitados, somente no desenho da invenção.
Breve Descrição dos Desenhos
[016] Segue abaixo uma lista das diferentes partes da invenção, que são indicadas nos desenhos a seguir com seus respectivos números: (10) bucha de reforço, (11) estação de trabalho para moldagem e aquecimento, (12) pernas, (13) plataforma, (14) grampos, (15) haste, (16a, 16b) condutores de conexão, (17) cavidade, (18) bordas, (19a, 19b) extremidades dos condutores, (20) estação de trabalho, (21) grampos, (22) linha de soldagem.
[017] A Figura 1 é uma vista de elevação frontal da bucha de reforço (10), antes de ter sua forma modificada, desde a superfície plana até a superfície aberta e cilíndrica, como se pode observar na Figura 2.
[018] A Figura 2 é uma vista de elevação frontal da bucha de reforço (10), na Figura 1, encurvada, porém com as bordas abertas no ângulo alfa.
[019] A Figura 3 é uma vista de elevação lateral da estação de trabalho para moldagem e aquecimento (11), para juntar os condutores (16).
[020] A Figura 4 é uma vista de elevação frontal e Figura 4a é uma vista de plano superior da estação de trabalho para moldagem e aquecimento (11), com os condutores (16) entre os grampos (14).
[021] A Figura 5a é uma vista de plano superior da estação de trabalho para moldagem e aquecimento da área A, antes da operação de moldagem progressiva da bucha de reforço (10) nos condutores, soldada (19a, 19b) dentro da área de soldagem por grampos (14, 21).
[022] A Figura 5b é a mesma vista superior da Figura 5a, porém quando a bucha de reforço (10) adquire um diâmetro ou seção substancialmente igual aos dos condutores soldados (16a, 16b), isto é, quando a operação de moldagem progressiva chega ao fim e df (diâmetro final) = dc (diâmetro do condutor).
Descrição de uma Modalidade da Invenção
[023] Em uma das modalidades preferidas da invenção, o processo descrito acima começa com a pré-moldagem da bucha de reforço (10), que, como se observa na Figura 1, pode ser uma chapa plana (10) de cobre, alumínio, aço ou outro metal similar com boa condutividade elétrica ou material ferroso ou não ferroso com suas ligas, até adquirir uma configuração aberta e cilíndrica, mostrada na Figura 2, obtida pela ação das impressões semicirculares no cortador ou prensa mecânica ou outro sistema similar, não mostrado nos desenhos, para que, após a pré-moldagem, haja um ângulo alfa entre as suas bordas (18), e, subsequentemente, os condutores previamente soldados (16) sejam inseridos na bucha de reforço (10), na área de soldagem dos condutores (16).
[024] Enquanto a pré-moldagem da chapa (10) a transforma em bucha, ocorre uma operação à parte da soldagem dos condutores (16) em uma de suas extremidades (19), por meio da qual suas extremidades (19) são posicionadas em uma estação de trabalho para moldagem e aquecimento (11), que apresenta grampos (14) opostos entre si, a face frontal dos grampos tem uma cavidade aberta e circular (17) para posicionar os condutores (16), ver Figura 2, de modo que ao serem grampeadas (16) entre os grampos (14), com lança térmica ou similar, e com soldagem, as extremidades (19) são soldadas e a bucha de reforço (19) é encaixada ao redor da área soldada, dando início à fase de moldagem circular de (10), como se observa na Figura 5.
[025] A moldagem final da bucha de reforço (10) é executada, como mostra a Figura 5, pela segunda estação de trabalho (20) com pares de grampos opostos (21), além do seu próprio circuito de refrigeração (21), cada um com menor distância entre cada par de grampos, de modo que a deformação da bucha de reforço (10) se toma progressiva longitudinalmente, e o diâmetro final da bucha (10) com os condutores (16) na área “A” é o mesmo do condutor original, sendo, por último, a bucha soldada (10).
[026] O diâmetro final “df ’ na área da junta dos dois condutores (16), como se observa na Figura 5, é igual ao diâmetro dos condutores “de”, como mostra a Figura 5, não importando a espessura da bucha de reforço (10) em si. Somente quando há os diâmetros df=dc, a chapa circunda e protege os condutores (16), podendo ser encaixada a área da junta em que a bucha de reforço está posicionada.
[027] O processo supracitado pode se aplicar indistintamente aos núcleos de cobre e/ou alumínio, terminais e/ou conectores de aço e cobre de alumínio, bem como materiais ferrosos e não ferrosos e suas ligas, condutores com fios individuais ou múltiplos, cabos LV, MV, HV e EHV.

Claims (7)

1. Método de junção mecânica e elétrica de condutores elétricos, feitos de cobre de alumínio, aço ou qualquer outro material eletricamente condutor, caracterizado por compreender as seguintes etapas: soldagem das extremidades dos condutores elétricos (16a, 16b) a serem unidos, definindo a área de soldagem. pré-moldagem de uma bucha de reforço (10), através da provocação de uma deformação de uma chapa plana de metal condutor até se tomar cilíndrica, mas sem fechar as bordas (18) da bucha de reforço (10) deixando um ângulo α entre as bordas (18). inserir os condutores soldados (16a, 16b) entre as bordas (18) nas buchas de reforço (10) pré-moldadas. encaixar a bucha de reforço pré-mol dada (10) para circundar a área soldada. moldagem progressiva da bucha de reforço (10) pré- moldada com os condutores soldados (16) posicionados intemamente, até o diâmetro final da bucha de reforço (10) ser o mesmo que o do condutor. soldagem das bordas (18) da bucha de reforço (10) com os condutores (16) soldados posicionados internamente.
2. Método de junção mecânica e elétrica de condutores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a pré- moldagem da bucha de reforço (10) de uma chapa plana ser feita por matrizes semicirculares em um cortador ou prensa.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a soldagem dos condutores elétricos (16a, 16b) em uma de suas extremidades (19a, 19b) utilizar uma estação de trabalho para moldagem e aquecimento, que apresenta grampos (14) opostos um ao outro, a face frontal dos dois grampos (14) tendo uma cavidade aberta e circular para posicionar os condutores elétricos (16a, 16b) de modo que ao serem grampeadas entre os grampos (14), com uma lança térmica ou similar, e com um soldador, as extremidades do condutor (19a, 19b) são soldadas.
4. Método de junção mecânica e elétrica de condutores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a etapa de soldagem das bordas (18) da bucha de reforço (10) ser feita em direção longitudinal em uma área “A” total.
5. Método de junção mecânica e elétrica de condutores elétricos de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por a etapa de moldagem progressiva do bucha de reforço (10) pré-moldada ser realizada por meio da segunda estação de trabalho (20) com pares de grampos opostos (21) com seus próprios circuitos de resfriamento, cada par de grampos opostos (21) com menor distância entre cada par de grampos, para que a deformação da bucha de reforço (10) seja progressiva longitudinalmente.
6. Método de junção mecânica e elétrica de condutores elétricos de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o último par de grampos opostos (21) da moldagem progressiva da bucha de reforço (10) ser desenhado para ter o mesmo diâmetro do par de grampos opostos anterior.
7. Método de junção mecânica e elétrica de condutores elétricos de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o metal condutor da chapa plana da bucha de reforço (10) incluir ferrosos, não-ferrosos e suas ligas, com as mesmas propriedades que o condutor com relação à condutividade, bem como à força mecânica.
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