WO2010143929A1 - Aleación para fabricar electrodos de puesta a tierra y su método de unión - Google Patents

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    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials

Definitions

  • the present invention has its technical field, in mechanics, more specifically in those metal alloys used to manufacture electrodes that serve to ground the electric discharges due to either current variations of electrical equipment or lightning.
  • Objective of the invention Provide a metal alloy that allows to produce grounding electrodes with chemical-physical-electrical characteristics comparable to the electrodes manufactured in Copper.
  • a second purpose is to develop a method which allows the rapid union of the electrodes optimizing their installation.
  • the present application proposes a new metal alloy that allows electrodes with chemical-physical-electrical characteristics similar to the electrodes manufactured in Copper but with the difference that they cannot be reprocessed in this way they fulfill the same mechanical and electrical function; and cease to be attractive to thieves because the latter are only interested in Copper that they can sell clandestinely.
  • Figure 1 illustrates a table with the results of the corrosion speed, electrical dimensional and time resistance tests of the present alloy for manufacturing electrodes.
  • Figure 2 shows a table with the results of tensile strength of the present alloy.
  • alloy Ia which is constituted mainly of:
  • Electrode is the one that joins when connected located in the base of the post O 'tower that holds the high voltage cables, said electrode must predominantly manufactured in the following dimensions: width within a range of 1 a "a 1 ", thickness within a range of 0.060" a-0.120 "and length within a range of 3 to 50 feet.
  • This system consists basically of the cleaning in the area of the welding (lower part of the tower or post) with sandpaper, lemon or lime, until leaving a surface without galvanizing or painting, free of any residue that prevents
  • the clamp assembly is made with the exothermic graphite mold (model of the czpa 1 Vi mold) is installed and fastened with the safety screws.
  • the strip electrode is assembled with the clip, the necessary section for the horizontal antenna or ground electrode is cut and an extra of approximately 10 cm (wedge) is cut. From the section to be used as an electrode at the end close to welding, a galvanized sheet of Zinc staple is spliced.
  • the staple is mpactated to begin to close it once it is closed for the most part, the other is impacted until it is completely closed, and so the staple is holding the Zinc strip, after this it is accommodated
  • the wedge attached to the structure in the sanded part, and on top of it the end of the electrode is accommodated with the staple (that the smooth part is in front) and since this is so, we give a small double to the staple with the strip of Zinc.
  • the graphite mold is placed on the electrode strip in the cavity that the mold has for it. Once the mold and the Zinc are set in position with a sergeant or press at the level of the Zinc cavity, it is fixed until the spaces on the sides are closed.
  • the mold With another sergeant, the mold is closed for safety and putty is applied to seal the mold.
  • the "Conduweld" No. 150 load is prepared, the retaining disc and the fulminant disc are separated. The said retaining disc is inserted inside the mold. The full load is first poured onto the retaining disc so as not to move it. The fulminant is uncovered and dispersed on the load and in the mold nozzle. The lid of the mold is closed. With the spark, the fulminant is switched on to make the welding. Let stand for 10 to 20 seconds. Sergeants or presses are removed and the mold is removed. With the cleaning brush, all remaining residue is removed. The welding that has been successful is checked. Cold galvanized.
  • the alloy for manufacturing grounding electrodes provides the following benefits:

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Abstract

La presente invención se refiere a una aleación para fabricar electrodos de puesta a tierra la cual se compone principalmente de: Aluminio, Manganeso, Cobre, Zinc, Cadmio, Titanio, Plomo y Fierro. Esta novedosa aleación permite manufacturar electrodos verticales y horizontales en diferentes dimensiones los cuales son utilizados para la puesta a tierra de subestaciones eléctricas, torres de transmisión y postes de distribución de energía eléctrica. Por otra parte la invención también provee de un método para unir dichos electrodos de manera más eficiente.

Description

"ALEACIÓN PARA FABRICAR ELECTRODOS DE PUESTA A TIERRA Y SU
MÉTODO DE UNIÓN"
CAMPO TÉCNICO
La presente invención tiene su campo técnico , en Ia mecánica, más específicamente en aquellas aleaciones de metales utilizadas para manufacturar electrodos que sirven para conducir a tierra las descargas eléctricas debidas ya sea a variaciones de corriente de equipos eléctricos ó provenientes de relámpagos.
Objetivo de Ia invención.- Proporcionar una aleación metálica que permita producir electrodos de puesta a tierra con características químico-físico-eléctricas equiparables a los electrodos fabricados en Cobre. Un 'segundo propósito es el de desarrollar un método el cual permita Ia rápida unión de los electrodos optimizando su instalación.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Para Ia fabricación de electrodos de puesta a tierra el metal más utilizado desde i hace algunas décadas es el Cobre por su excelente^ conductividad eléctrica así como por sus propiedades mecánicas como baja dureza y alta maleabilidad, cabe agregar que este metal tiene Ia particularidad de que puede ser procesado y reprocesado múltiples veces sin afectar ninguna de las propiedades antes dichas
I y es tal vez debido a esta ultima característica que el Cobre se ha vuelto i altamente preciado en el mercado negro, motivo por e¡ cual constantemente es robado de lugares como subestaciones eléctricas, torres de transmisión de alta tensión, postes de distribución de media tensión, etc, ya que durante los periodos que estos lugares quedan con poca vigilancia es fáqil para los ladrones entrar y desarticular todos cables de Cobre y conexiones eléctricas. Para resolver este problema Ia presente solicitud propone una novedosa aleación de metales que permite obtener electrodos con características químico-físico-eléctricas similares a los electrodos fabricados en Cobre pero con Ia diferencia de que no pueden ser reprocesados de esta manera cumplen con Ia misma función mecánica y eléctrica; y dejan de ser atractivos para los ladrones debido a estos últimos solo están interesados en el Cobre que pueden vender clandestinamente.
Por otra parte en el estado de Ia técnica se sabe de tecnología norteamericana, EU 5, 122.375 Ia cual describe un electrodo de Zinc usado en las pilas alcalinas, donde dicho electrodo negativo de Zinc tiene un material activo compuesto de Zinc y Magnesio, Ia aleación contiene una cantidad dé Magnesio en el rango de más de 1% a aproximadamente el 15% en peso. La aleación de Zinc-Magnesio también puede contener una pequeña cantidad de metal de un aditivo que reduce Ia sobrecarga de Hidrógeno o un importe efectivo dé un aditivo de metal que aumenta Ia porosidad, como Ia del 5 al 25% en peso de Aluminio del Zinc. La aleación de Zinc-Magnesio se aplica en forma de partículas de un colector de corriente utilizando cualquiera de una serie de métodos convencionales como prensado Ia mezcla con un relleno o un polímero y calefacción compactación o sinterización. El electrodo tiene un ciclo de vida más largo que uno convencional de óxido de Zinc y causa poca o ninguna formación de dendritas. El problema que presenta esta aleación Zinc-Magnesio es que es de mayor dureza, Io que dificulta
Ia manufactura de los electrodos finalmente no pumple con los mínimos requerimientos eléctricos ni cumple con Ia normativa de Ia Comisión Federal de
Electricidad referente a electrodos de puesta a tierra.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LÁ INVENCIÓN.
Los detalles característicos de esta aleación para fabricar electrodos de puesta a tierra se muestran claramente en Ia siguiente descripción y en las figuras que se acompañan, las cuales se mencionan a manera . de ejemplos y ..no deben considerarse como limitativas. Descripción de las figuras:
La figura 1 ¡lustra una tabla con los resultados de las pruebas de velocidad de corrosión, dimensional eléctrica y resistencia contra el tiempo de Ia presente aleación para fabricar electrodos.
La figura 2 muestra una tabla con los resultados de resistencia a Ia tensión de Ia presente aleación.
Primeramente describiremos Ia aleación Ia cual se constituye principalmente de:
Wo. Metal (% peso min) (% peso max)
1 Aluminio 0.002 5.0
2 Manganeso 0.002 0.010
3 Cobre 0.002 5.0
4 Cadmio 0.003 0.005
5 Plomo 0.003 0.010
6 Hierro 0.002 0.010
7 Titanio 0.001 0.180
8 Zinc balance balance
Con esta mezcla metálica se minimiza Ia sobre carga de hidrógeno en los t electrodos, mientras que Ia porosidad se incrementa debido al Aluminio. Cabe agregar que tanto el Aluminio Manganeso y Titanio pueden ser utilizados opcionalmente en Ia aleación con Ia cual como ya se mencionó se fabrican electrodos para puesta a tierra donde cada uno de ellos es básicamente es una tira metálica rectangular las cuales se describen como sigue:
1.- Electrodo vertical es el que se une al conectar ubicado en la.base delposte O ' torre que sostiene los cables de alta tensión, dicho .electrodo debe preponderantemente fabricado en las siguientes dimensiones: anchura dentro de un rango de 1Λ" a 1", grosor dentro de un rango de 0.060" a- 0.120" y largo dentro de un rango de 3 a 50 pies. -A- 2.- Electrodo horizontal que va enterrado en el subsuelo y debe estar fabricado en las siguientes dimensiones: anchura dentro de un ' rango de 1" a 3", grosor dentro de un rango de 0.060" a 0.180" y largo dentijo de un rango de 3 a 100 pies.
A continuación se describe el método para soldar electrodos de puesta a tierra.
I
Materiales para Ia soldadura de electrodos de puesta a tierra.
1. Tiras de aleación (electrodos vertical y horizontal |marca "ConduZinc")
2. Grapa de lámina de acero galvanizado.
3. Molde (modelo CZPA VA)
4. Carga "Conduweld" No. 150
5. Lima, limatón o lija. 6. Pinzas para molde
7. Prensas o sargentos
8. Martillo o marro
9. Cepillo limpiador de molde
10. Masilla para sellado del molde 11. Chispero
12. Aerosol para galvanizado en frío
13. Cizallas
14. Equipo opcional :pinza "perra, perica y desarmadores
15. Equipo de seguridad lentes casco y guantes
Método para soldar electrodos para puesta a tierra.
Esta sistemática consiste básicamente de Ia limpieza en Ia zona de Ia soldadura (parte inferior de Ia torre o poste) con lija, limatón o lima, hasta dejar una superficie sin galvanizado o pintura, libre de cualquier residuo que impida
Ia soldadura. Luego se procede al armado de pinza con el molde exotérmico de grafito (modelo del molde czpa 1 Vi) se instala y se sujeta con los tornillos de seguridad. Enseguida se procede al armado del electrodo en forma de tira con Ia grapa, se corta el tramo necesario para Ia contra-antena o electrodo horizontal de puesta a tierra y se corta un extra de aproximadamente 10 cm (cuña). Del tramo que se va a utilizar como electrodo en el extremo próximo a soldar se Ie empalma una grapa de lámina galvanizada de Zinc. Luego se ¡mpacta una de las cejas de Ia grapa para comenzar a cerrarla una vez que este cerrada en su mayor parte, se impacta Ia otra hasta dejarla completamente cerrada, y así queda Ia grapa sujetando Ia tira de Zinc, después de esto se acomoda Ia cuña pegada a Ia estructura en Ia parte lijada, y encima de ella se acomoda el extremo del electrodo con Ia grapa (que Ia parte lisa quede de frente) y ya que esta así Ie damos un pequeño dobles a Ia grapa con Ia tira de Zinc. Luego se acomoda el molde de grafito sobre las tira de electrodos en Ia cavidad que tiene el molde para ello. Una vez acomodado el molde y el Zinc en su posición con un sargento o prensa al nivel de Ia cavidad del Zinc se fija hasta cerrar los espacios de los costados. Con otro sargento se cierra el molde para seguridad y se Ie aplica masilla para sellar el molde. Se prepara Ia carga "Conduweld" No 150 se separa el disco reten y el fulminante. Se introduce el dicho disco reten en el interior del molde. Se vierte Ia carga completa primero sobre el disco reten para no moverlo. Se destapa el fulminante y se dispersa sobre Ia carga y en Ia boquilla del molde. Se cierra Ia tapa del molde. Con el chispero se enciende el fulminante para hacer Ia soldadura. Se deja reposar de 10 a 20 segundos. Se retiran los sargentos o prensas y se retira el molde. Con el cepillo limpiador se retiran todo el residuo que haya quedado. Se revisa Ia soldadura que haya tenido éxito. Se procede al galvanizado en frío.
La aleación para fabricar electrodos de puesta a tierra provee de los siguientes beneficios:
S Alta conductividad eléctrica. •/ Baja dureza.
S Alta maleabilidad.
S Baja velocidad de corrosión.
S Alta resistencia contra el tiempo. s Excelente resistencia a Ia tensión. s No hay formación de dendritas en los electrodos.
S No es susceptible al robo, como el Cobre.
S Cumple con especificaciones de CFE
S Cumple con pruebas de CFE - LAPEM
S Es mas económico que los sistemas tradiciones de Cobre
S Tiene mejor rendimiento costo / beneficio

Claims

REIVINDICACIONESHabiendo descrito suficientemente mi invención, Ia considero como nueva y por Io tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad Io siguiente.
1.- Aleación para fabricar electrodos de puesta a tierra caracterizada porque se constituye como mínimo en % peso de los siguiente metales: Aluminio 0.002, Manganeso 0.002, Cobre 0.002, Cadmio 0.003, Plomo 0.003, Hierro 0.002, Titanio 0.001 , y se completa con Zinc.
2.- Aleación para fabricar electrodos de puesta a tierra caracterizada porque se constituye como máximo en % peso de los siguiente metales: Aluminio 5.0, Manganeso 0.010, Cobre- 5.0, Cadmio 0.005, Plomo 0.010, Hierro 0.010, Titanio 0.180, y se completa con Zinc.
3.- Electrodo vertical de puesta a tierra caracterizado porque preferentemente debe estar fabricado con Ia aleación de las reivindicaciones 1 y 2, en las siguientes dimensiones: anchura dentro de un rango de %" a 1", grosor dentro de un rango de 0.060" a 0.120" y largo dentro de un rango de 3 a 50 pies.
4.- Electrodo horizontal de puesta a tierra según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque preferentemente debe estar fabricado con Ia aleación de las reivindicaciones 1 y 2 en las siguientes dimensiones: anchura dentro de un rango de 1" a 3'", grosor dentro de un rango de 0.060" a 0.180" y largo dentro de un rango de 3 a 100 pies.
5.- Método para soldar electrodos para, puesta a tierra fabricados caracterizados por los siguientes pasos:
i) Limpiar Ia superficie donde se. aplicara. Ia soldadura con lija hasta dejar una superficie sin ' galvanizado ov (p¡ntura,'- libre de cualquier residuo que impida Ia soldadura. ü) Armar Ia pinza con el molde exotérmico de grafito el cual se instala y se sujeta por medio de sus tornillos de seguridad, iii) Armar Ia tira con electrodos horizontales y verticales con una grapa, luego se corta el tramo necesario para Ia contra-antena o electrodo horizontal de puesta a tierra y se corta un tramo extra que actúa como cuña, del tramo que se va a utilizar como electrodo en el extremo próximo a soldar se Ie empalma una grapa de lamina galvanizada de
Zinc. iv) Impactar una de las cejas de Ia grapa para comenzar a cerrarla una vez que este cerrada en su mayor parte, se impacta Ia otra hasta dejarla completamente cerrada y así queda Ia grapa sujetando el electrodo en forma de tira, v) Acomodar Ia cuña pegada a Ia estructura en Ia parte lijada y encima de ella se acomoda el extremo del electrodo con Ia grapa procurando que Ia parte lisa quede de frente y una vez en esta posición se Ie aplica un dobles a Ia grapa con el electrodo-tira, vi) Acomodar el molde de grafito sobre las tiras de electrodos en Ia cavidad que tiene el molde para ello, una vez acomodado el molde y el Zinc en su posición con un sargento o prensa al nivel de Ia cavidad del Zinc se fija hasta cerrar los espacios de los costados.
1 vii) Cerrar el molde con otro sargento para mayor seguridad y luego aplicar masilla para sellar dicho molde, viii) Aplicar Ia carga "Conduweld" No. 150 en Ia cual se separa el disco reten y el fulminante. ¡x) Introducir el disco reten en el interior del molde y verter Ia carga completa primero sobre el disco reten para no moverlo, x) Destapar el fulminante y se dispersa sobre Ia carga y en Ia boquilla del molde. xi) Cerrar Ia tapa del molde y encender el fulminante con el chispero para hacer Ia soldadura. • xii) Dejar reposar de 10 a 20 segundos luego retirar los sargentos o prensas y se retira el molde posteriormente retirar con el cepillo limpiador todo el residuo que haya quedado. xüi) Revisar Ia soldadura que haya tenido éxito y xiv) Galvanizar en frío.
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