Análisis microestructural de una aleación de aluminio A356-T6 en conectores de alta tensión
DOI:
https://doi.org/10.17533/udea.redin.18465Palabras clave:
Aleaciones de aluminio, A356-T6, conector de alta tensión, análisis microestructural, propiedades mecánicas.Resumen
Algunas empresas del sector eléctrico han reportado que durante el tiempo de servicio de los conectores de alta tensión, tanto en líneas de transmisión de energía como en subestaciones eléctricas, se han presentado algunos casos donde dichos elementos presentan una disminución importante en la eficiencia de su desempeño. Se han realizado algunos estudios que han permitido determinar los cambios en las propiedades mecánicas y eléctricas de los conectores generados por los altos regímenes de temperatura alcanzados en los circuitos. En este documento se muestran los cambios microestructurales observados en una aleación de aluminio A356-T6 (material de fabricación de conectores) promovidos mediante ensayos térmicos y eléctricos simulando condiciones de servicio y su correlación a las variaciones de propiedades mecánicas.
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Citas
C. Saenz de Magarola, J. Beltran. “Manual del aluminio”.
Principios y procedimientos modernos de fabricación Barcelona. Reverté. 11a ed. 1959. pp. 653-
J. P. Sancho, J.J. Del Campo, K. G. Grjotheim. La Metalurgia
del aluminio. Dusseldorf. Aluminium. 1994.
pp. 1-12.
P. Fernández. Estudio de las propiedades mecánicas
de conectores de alta tensión bajo efectos de temperatura
elevada. Tesis de Maestría. Medellín. Universidad
Pontificia Bolivariana. 2005. pp. 17-140.
W. F. Smith. Fundamentos de la ciencia e ingeniería
de materiales. España. McGraw Hill. 3a ed. 1998. pp.
-460.
Lorunser-Leichtmetal. Connectors for substations.
Austria: Manual de Fabricante. pp. 1-27.
SIEIS. Morsetteria per alta tensione. connetori di potenza.
Italia: Manual de Fabricante. pp. 1-18.
K. P. Funaca. Conectores para subestaciones hasta
kV. Venezuela: Manual de Fabricante. pp. 1-48.
CEGERS. “Appareillage électrique. Racores Nema
kV. Manual de Fabricante. 1983. pp. 1-2.
SIMEL. Instrucciones de montaje y mantenimiento de
racores de alta y muy alta tensión. Francia: SIMEL,
Manual de Fabricante. 1988. pp. 1-18.
Simmel-Gamme Sinemex. Raccords haute tension.
Francia: Manual de Fabricante. 1990. pp. 1-80.
E. H. V. Burndy. Substation Products. Aluminum Alloys
Connectors. Manual de Fabricante. 1994. pp. 1-62.
Edelca Electrificadora Del Caroni C.A. Especificaciones
Técnicas Generales de Subestaciones. Venezuela.
pp. 1-26.
G. Di Troia, K. Woo, W. Zahlman. Connector theory
and application-a guide to connection design and specification.
ra. Ed. s.l.: FCI. Electrical. 1998. pp. 1-25.
http://www.fciconnect.com/products/technical_01_
asp. Consultada noviembre 21 de 2003.
C. C. Menzemer, L. Fei, T. S. Srivatsan. Design criteria
for bolted connection elements in aluminum alloy
Journal of Mechanical Design. Vol.121. 1999.
pp. 348.
J. D. Sprecher et al. Wedge-connector technology in
power utility applications. AMP. Journal of Technology.
Vol. 5. 1996. pp. 4-13. DOI: https://doi.org/10.1002/inst.19961413
Aluminum Electrical Conductor Handbook. New
York. The Aluminum association, 1989. 3a ed. Caps.
-3, 5-6, 13.
D. Beeman. Industrial Power Systems Handbook. New
York: Mc Graw Hill. 1955. pp. 180-190.
Y. Mizuno. “Assesment of thermal deterioration of
transmission line conductor by probabilistic method”.
IEEE Transactions on Power Delivery.Vol. 13. 1998. DOI: https://doi.org/10.1109/TPWRD.1998.714883
pp. 266-271.
G. P. Luo, J. G. Lu, J. G. Zhang. “Failure analysis on
bolt-type power connector’s application”. IEEE. 1999.
pp. 77-86.
J. Steinsleger. El tango del apagón en Argentina. Y
todo a media luz. Masiosare, 1999. pp. 1-4. [en línea].
http://www.jornada.unam.mx/1999/abr99/990411/
mas-media.html. Consultada marzo 18 de 2003.
Interconexión Eléctrica S.A. E.S.P. Dirección Planeación,
Evaluación y Desarrollo del Mantenimiento: Informe
anual de termografía. Medellín: ISA. 2000. pp.
-45.
Interconexión Eléctrica S.A. E.S.P. Dirección Planeación,
Evaluación y Desarrollo del Mantenimiento: Manual
de Mantenimiento de Conectores de Alta tensión.
Medellín: ISA. 2003.
R. Bergmann. Model to assess the reliability of electrical
joints. IEEE. 1996. pp. 180-188.
M. Braunovic. “Effect of current cycling on contact
resistance, force, and temperature of bolted aluminumto-
aluminum connectors of high ampacity”. IEEE
Transactions on Components, Hybrids and Manufacturing
Technology. Vol. CHMT-4. 1981. pp. 57-69. DOI: https://doi.org/10.1136/pgmj.57.663.69-a
C. Lahaye. “Influence of some parameters in the performances
and stability of the electrical characteristics
of contacts made of aluminum alloy in the industry”.
Proceedings Conferences on Electrical Contacts.
Francia. pp. 499-508.
B. R. Lyon Jr., G. L. Orlove, D. L. Peters. The Relationship
between current load and temperature for quasisteady
state and transient conditions. North Billerica:
Infrared Training Center. 2000. pp. 1-9.
A. Öberg, K. E. Olsson, A. Bohlin. “Testing of power
connectors – influence of testing parameters”. Proceedings
Conferences on Electrical Contacts. 1990. pp.
-498.
V. Massardier, T. Epicier, P. Merle. “Correlation between
the microstructural evolution of a 6061 aluminium
alloy and the evolution of its thermoelectric
power”. Acta Materialia. Vol. 48. 2000. pp. 2911- DOI: https://doi.org/10.1016/S1359-6454(00)00085-9
P. Fernández, J. G. Maya. “Efecto de la temperatura
elevada en las propiedades mecánicas de los conectores
de alta tensión”. Revista Dyna. Universidad Nacional-
Medellín. 2004. pp. 37-43. DOI: https://doi.org/10.1109/MC.2004.39
ASM Handbook. Properties and Selection: Non ferrous
alloys and special purpose. New York. ASM
Internacional. 9a. Ed. Vol. 2. 1985. pp. 1-215. DOI: https://doi.org/10.1080/07478046.1985.11008096
National Electric Manufacturer´s Association. Electric
Power Connectors for substations. Washington.
NEMA. (Norma NEMA CC1-1984). 1984. pp. 1-
American National Standars Institute. Electric connectors:
connectors for use between aluminum-to-aluminum
or aluminum-to-copper bare overhead conductors.
New York. ANSI. (Norma: ANSI C119.4-1991).
pp. 1-10.
ANCE. Industria Eléctrica–Conectores de aluminio
tipo mecánico: Especificaciones y métodos de prueba.
México. ANCE. (Norma NMX-J-383-1994-ANCE).
pp. 1-33.
Canadian Standards Association. Electric power connectors
for use in overhead line conductors. Montreal.
CSA. (Norma: CSA C 57-1966). 1966. pp. 1-25.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación.
Conectores para uso entre conductores aéreos de
aluminio o aluminio-cobre. Bogotá. ICONTEC. (Norma
NTC 2244). 1987. pp.1-21.
Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación.
Conectores Eléctricos de Potencia para subestaciones.
Bogotá:.ICONTEC. (Norma NTC 2155).
pp.1-24.
B. Herrman, N. Stein, G. Kiebling. “Short circuit
effects in HV substations with strained conductors
systematic full scale test and a simple calculations methods”.
IEEE Transactions on Power Delivery. Vol. 4.
pp. 1021-1028.
P. Fernández M., V. Martínez, J. Cruz. “Estudio del
comportamiento mecánico y microestructural de
la aleación de aluminio A356-T6 sometida a altas
temperaturas”. Memorias III Congreso Internacional
de Materiales Simposio Materia. VIII Congreso
Nacional de Corrosión y Protección. 2005. pp.
-11.
E. M. Van Lanker. Metallurgy of aluminium alloys.
New York: John Wiley and Sons. 1967. pp. 488.
ASM Handbook. Heat Treating. New York. ASM International.
Vol. 4. pp. 841-879.
R. M. Brick, A. Phillips. Metallurgical Engineering
Series. New York: Mc Graw Hill. 2da ed. 1949. pp.
-180.
K. M. Entwistle. “Precipitation in aluminium alloys”.
Metals and Materials. Vol. 8. 1974. pp.302-303.
L. Pedersen, L. Arnberg. “The effect of solution heat
treatment and quenching rates on mechanical properties
and microstructures in AlSiMg foundry alloys”.
Metallurgical and Materials Transactions A. Warrendale,
EEUU. Vol. 32A. 2001. pp. 525-532.
M. D. Dighe, A. M. Gokhale, M. Horstemeyer. “Effect
of loading condition and stress state on damage evolution
of silicon particles in an Al-Si-Mg base cast
alloy”. Metallurgical and Materials Transactions A.
Warrendale. EEUU. Vol. 33A. 2002. pp. 555-565.
C. H. Cáceres, C. J. Davidson, J. R. Griffiths and Q.
G. Wang. “The effect of Mg on the microstructure and
mechanical behavior of Al-Si-Mg casting alloys”. Metallurgical
and Materials Transactions A. Warrendale,
EEUU. Vol. 30A. 1999. pp. 2611-2617.
H. Sehitoglu, X. Qing, T. Smith, H. Maier and J. A.
Allison. “Stress-strain response of a cast 319-T6 aluminum
under thermomechanical loading”. Metallurgical
and Materials Transactions A. Warrendale, EEUU.
Vol. 31A. 2000. pp. 139-150.
T. Smith, H. Maier, H. Sehitoglu, E. Fleury and J. Allison.
“Modeling high temperature stress-strain behavior
of cast aluminum alloys”. Metallurgical and Materials
Transactions A. Warrendale, EEUU. Vol. 30A. 1999.
pp. 133-146.
H. Oikawa, N. Matsumo, S. Karashima. “Creep mechanism
of Al-Mg alloys at high temperatures”. Metal
Science. Vol. 9. 1975. pp. 209-212. DOI: https://doi.org/10.1179/030634575790445251
M. P. Groover. Fundamentos de manufactura moderna:
materiales, procesos y sistemas. México: Prentice
Hall. 1997. pp. 131-155. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4899-6020-7_7
V. L. Antunes Da Silveira, S. Lima Porciúncula, W.
Arno Manheimer. “Aspectos metalúrgicos do comportamiento
de fiacao eléctrica em ligas de aluminio com revestimento metálico”. Metalurgia–ABM. Sao Paulo.
Vol. 37. 1981. pp. 645-650. DOI: https://doi.org/10.5006/1.3577553
R. Ayres. “Enhanced ductility in an Aluminum-4 pct
Magnesium alloy at elevated temperature”. Metallurgical
Transactions A. Warrendale. EEUU. Vol. 8A.
pp. 487-492.
H. Oikawa, J. Kariya, S. Karashima. “Some activation
parameters in steady-state creep of aluminium-magnesium
alloys at high temperatures”. Metal Science.
Vol. 8. 1974. pp. 106-111. DOI: https://doi.org/10.1007/BF01002158
K. Adomah, Y. Mizuno, K. Naito. “Probabilistic
assessment of the reduction in tensile strength of an
overhead transmission line’s conductor with reference
to climatic data”. IEEE Transactions on Power
Delivery. Vol. 15. 2000. pp. 1221-1224. DOI: https://doi.org/10.1109/61.891506
F. Jakl, A. Jakl. “Effect of elevated temperatures on mechanical
properties of overhead conductors under steady
state and short-circuits conditions”. IEEE Transactions
on Power Delivery. Vol. 15. 2000. pp. 242-246. DOI: https://doi.org/10.1109/61.847258
G. D. Troia. “Effects of high temperature operation
on overhead transmission full-tension joints and conductors”.
FCI. Electrical. 2000. pp. 1-7. http://www.
fciconnect.com/pdffiles/tlib/FCI_Electrical_Effects_
of_High_Temp_On_Overhead.pdf. Consultada el 21
de noviembre de 2003.
W. Smith. “The effect of reversion treatments on precipitation
mechanisms in an Al-1.35 at pct Mg2Si alloy” Metallurgical
Transactions. Vol. 4. 1973. pp. 2435-2440. DOI: https://doi.org/10.1007/BF02669387
A. M. Gokhale, M. D. Dighe, M. Horstemeyer. “Effect
of temperature on silicon particle damage in A356
alloy”. Metallurgical and Materials Transactions A.
Vol. 29A. 1998. pp. 905-907.
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