XiuaElectronics: Compuestos termoplásticos y termoestables usados en la fabricación de cables para baja tensión.

Cableado de control- Breismam Rueda

Compuestos termoplásticos y termoestables usados en la fabricación de cables para baja tensión.

Buenos días estimados lectores. En el día de hoy vamos a ver un un tema muy importante, que en la actualidad la mayoría de personas encaminadas en las ciencias eléctricas y electrónicas desconocen y se trata de los materiales utilizados para los distintos tipos de cables usados en la fabricación de celdas y/o proyectos que involucren baja tensión.

Los cables con aislamientos termoestables han venido desplazando los tradicionales cables aislados con compuestos termoplásticos como el PVC (Policloruro de Vinilo) o el PE (Polietileno), especialmente en las instalaciones eléctricas de uso industrial. La principal razón de este cambio se debe a que los materiales termoplásticos sufren deformación en presencia de altas temperaturas producidas especialmente por sobrecargas de corriente en el conductor. Por el contrario, los cables con aislamientos termoestables, han sido tratados bajo un proceso de reticulación o vulcanización con el que el material no se funde ni se deforma al incrementar la temperatura.

En la industria eléctrica y electrónica por lo general no usado muy frecuentemente en esta última se desarrollan proyectos en los cuales involucran conductores de distintos tipos, con diferentes características; estos conductores son usualmente cables, por ellos viaja un diferencial de potencial que posteriormente energizará un dispositivo electrónico, electromecánico y/o eléctrico. A través de estos cables pasaran tensiones de diferentes magnitudes, y a su vez tendrá que soportar una disipación térmica producida por la colisión de electrones que viajan por este. Por tal motivo la industria algunos conductores (cables) con un tipo de aislamiento especial, que variará según sean los requerimientos de diseño del circuito a implementar. Vamos a ver algunos de estos y cuales son sus diferencias (Tabla 1).

Tabla 1: Cables típicos usados en baja tensión. Imagen de Centelsa Colombia.

Lo anterior, ha generado el uso masivo de los cables que usen un aislamiento termoestable como el XLPE (Cross linked Polyethylene – Polietileno de enlace cruzado o Polietileno Reticulado) y el EPR (Ethylene propylene rubber – Caucho de Etileno Propileno) que son exigidos en la mayoría de proyectos industriales.

El XLPE (Polietileno Reticulado) es un material con propiedades físicas, mecánicas y eléctricas superiores a las del PVC, especialmente por su dureza, su elevada resistencia a la rotura, a la intemperie, al calor y a su vez a las bajas temperaturas; además de tener un mejor comportamiento eléctrico (mayor resistencia de aislamiento y rigidez dieléctrica). El XLPE se empezó a usar a mediados de los años 60 para aislamientos de cables de baja tensión extendiendo su uso rápidamente a cables de media, alta y extra alta tensión. El EPR (Caucho de Etileno Propileno) posee características muy similares en cuanto a capacidad de carga y temperaturas de operación del XLPE, sin embargo el EPR es un material más flexible y posee un mejor comportamiento frente a la humedad. En aplicaciones de media tensión (cables desde 5kV hasta 46kV) los aislamientos en EPR son exigidos por la industria cuando existe mucha presencia de humedad, debido a que se considera un compuesto naturalmente resistente a los efectos negativos producidos por ésta. En la siguiente tabla (Tabla 2), veremos las características esenciales de los compuestos termoestables y en que escenarios son utilizados frecuentemente.

Aislamientos eléctricos para cables

Los cables eléctricos son aislados generalmente con materiales plásticos,que es la forma común como se denominan a los polímeros de origen sintético; es decir los que se obtienen a partir del petróleo, gas natural o carbón. Además de los polímeros de alto peso molecular, un plástico contiene sustancias (aditivos) para adecuar sus propiedades eléctricas, físicas y mecánicas con el fin de facilitar su transformación de acuerdo a su uso o aplicación.

Entre los diferentes materiales plásticos usados para cables eléctricos y de telecomunicaciones tenemos:

• Policloruro de vinilo (PVC) – Rango de temperaturas de 60, 75, 90, 105 y hasta 125°C. 

• Polietileno (PE) – Estos pueden ser de baja, media y alta densidad. 

• Polietileno reticulado (XLPE) • Cauchos (Elastómeros) 

• Nylon – usado como protección mecánica y aislamiento de cables para baja tensión y algunas acometidas telefónicas. 

Los polímeros pueden ser termoplásticos o termofijos. Los polímeros termoplásticos bajo condiciones de temperatura experimentan un cambio “físico” de sus propiedades, cambian de su fase sólida a líquida por efecto de calor y este cambio es reversible. Los polímeros termoestables una vez reticulados, experimentan un cambio químico permanente. Este cambio genera un producto diferente de sus componentes originales, la reacción es permanente e irreversible.

Plásticos y su desglose con respecto a sus características térmicas y elásticas.

Sin embargo, el desarrollo de nuevas aplicaciones para los cables, ha sido el principal impulsor de nuevos compuestos aislantes con propiedades particulares para cada uso:

Compuestos aislantes actualmente usados en la industria eléctrica

Cable tipo SIS

Para algunos desarrollos especiales que requieren por lo general en las subestaciones eléctricas también se usa el cable tipo SIS. Se usa en circuitos de baja tensión, en operación e interconexión de dispositivos de protección que requieran alta performance de servicio. Cableado de tableros, paneles de control industrial y distribución. 

Características:

• Temperatura máxima: 90ºC de servicio en ambientes secos y húmedos.
• Tensión nominal: 600 Volt CA.
• Norma de construcción: UL 44.
• Norma de fuego: UL 1581 VW-1.
• Norma de conductores: ASTM B8.
• Código NEC: Art. 310.
• Descripción TIPO A Conductor:.
• Cobre electrolítico recocido estañado en formación clase C o D.
• Aislación: XLPE y HFFR (polietileno reticulado libre de halógenos y no propagante de la llama).
• Identificación: Color a elección: negro, rojo, marrón, azul, gris, blanco, verde, entre otros.

Escrito por: Breismam Alfonso Rueda Díaz

Fuentes: 

• http://www.centelsa.com.co
• https://www.marlew.com.ar/productos/cable_sis

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