Tipos de recubrimientos de cables Eduart Andrés Murcia Botache-Código 25411404 Los recubrimientos son mecanismos que dotan a los cables eléctricos de protección eléctrica o mecánica. Dentro de estos, los más importantes son: aislamiento, semiconductor, pantalla metálica, relleno, asiento, armadura y cubierta.
Antecedentes: Antes de la segunda guerra mundial, uno de los materiales más conocidos y empleado era el hule natural. Usado en cables como medio de aislamiento y como c ubierta exterior. En 1930 aparece por primera vez el poli-cloruro de vinilo (PVC), primer termoplástico que se empleó como aislamiento para baja tensión. Inicialmente su uso estaba restringido a temperaturas menores a los 60 °C, para lugares secos y con tensiones de 600 volts. Con el tiempo, se desarrollaron compuestos de PVC que eran capaces de soportar temperaturas de hasta 105°C, en presencia de agua y con características mejoradas de baja emisión de humos, además de ser no propagadores de incendios y con bajo contenido de gas ácido. Por esta época también se incorporaron materiales que aún hoy por hoy son usados como el neopreno, material elastomérico resistente a los ace ites, quien fue el reemplazo del hule natural. A partir de 1945 se desarrollaron excelentes materiales elastoméricos y termoplásticos que permitieron un gran progreso en la industria de los cables. Dentro de estos materiales e ncontramos el hule butilo, el polietileno convencional, el polietileno de cadena cruzada o vulcanizado, el etileno propileno, el polietileno clorosulfonado, el polietileno clorado, el hule silicón entre otros.
Funciones 1. Aislamiento En el aislamiento, se coloca un recubrimiento aislante sobre el conductor para evitar fugas de corriente. Las condiciones ambientales y climáticas o los contactos con agentes agresivos, así como la falta de cuidado en la instalación, manejo y conservación, resultan en un menor tiempo de vida del cable. Los aislamientos se clasifican en dos grandes grupos: aislamientos termoplásticos y termoestables.
Aislamientos Aislamientos termoplásticos termoplásticos Un material termoplástico es uno que es posible suavizar por calentamiento o endurecer por enfriamiento. Dentro de los termoplásticos más usualmente usados están: PVC, Z1(Poliolefinas), PE (polietileno lineal), poliuretano, teftel, teflón etc.
Aislamientos termoestables Los materiales termoestables son compuestos que tienen la estructura química de la familia de los plásticos, pero su estructura y su composición permite en ellos una vulcanización que les confiere cualidades de termo estabilidad semejante a la de los compuestos elastoméricos o hules sintéticos. Dentro de estos los más usuales son: EPR (Etileno propileno), XLPE (polietileno reticulado), EVA (acetato de etil vinil), SI (silicona), PCP (neopreno), SBR (caucho natural), et c.
2. Semiconductor Los semiconductores se forman a través de capas extruidas de resistencia eléctrica reducida de materiales afines a los aislamientos. Si estos son termoestables, las capas también lo serán. Son aplicables fundamentalmente a los cables de media y alta tensión en dos capas: la primera, directamente sobre el conductor y la segunda entre el aislamiento y la pantalla.
3. Pantalla metálica Las protecciones eléctricas, denominadas pantallas, aíslan las señales que circulan por el cable de posibles interferencias externas, además de blindar los cables de potencia con el fin de evitar interferencias en circuitos de señal adyacente.
4. Relleno El relleno es la masa del material que tiene por función ocupar los espacios vacíos dejados en el cableado de los conductores aislados. Estos rellenos pueden ser textiles o de material plástico.
5. Asiento Los cables diseñados con armaduras metálicas disponen de una capa extruida que, colocada sobre el relleno, protege a los aislamientos de posibles interacciones con las masas metálicas.
6. Armaduras Las protecciones mecánicas, denominadas armaduras protegen el cable de agresiones externas, como golpes, ataque de roedores, tracción, etc. Las armaduras se fabrican en acero o aluminio y pueden ser de fleje, corona de hilos o trenza de hilos.
7. Cubierta Los cables suelen llevar un recubrimiento polimérico exterior para su protección, esta se conoce como cubierta exterior, y se encarga de asilar el interior del cable de elementos externos que podrían alterar sus propiedades eléctricas, como la humedad, y lo protege de los golpes que pueda recibir durante su instalación o uso.
Materiales Hule natural Es un material que en su época fue el principal material de recubrimiento de cables eléctricos. Sin embargo, su uso actual es muy limitado para tal fin, debido a que ahora se usan hules sintéticos (elastómeros) que presentan mejores propiedades de resistencia y adaptabilidad.
Hule SBR o GRS Más conocido como hule estireno-butadieno o hule BUNA, es reconocido por haber sido el principal reemplazo del hule natural, pues, aunque posee una resistencia mecánica inferior, es posible que se formule para lograr un compuesto de buenas capacidades eléctricas para baja tensión, resistente al calor y a la humedad.
Hule butilo Este material es un polímero del isobutileno-isopropeno. Aunque este material fue desarrollado en 1940, su uso a nivel industrial se implementó en 1947, tras superar las dificultades de formulación y preparación de compuestos. Es ideal para altas tensiones, con temperaturas de operación continua hasta de 90°C. Además, es resistente al ozono y a la humedad. Hoy en día su uso se ha visto disminuido debido a la aparición de nuevos y mejores materiales.
Policloropropileno (neopreno) Es un polímero de cloropreno, que solo tiene aplicación como aislamiento eléctrico en conductores de baja tensión (60 volts), ya que su contenido de cloro interfiere en sus cualidades aislantes. Su principal uso es el de cubierta exterior de cables aislados. A partir de la formulación es posible preparar compuestos con alta resistencia mecánica a la tensión y al rasgado. Es resistente al aceite, a los materiales químicos, al calor, la humedad y la flama.
Polietileno clorosulfonado (CP) Es de un uso industrial más reciente que el neopreno. De acuerdo a la norma NMX-J 061 se especifica como un aislamiento de los cables tipo RHH y RHW. Puede usarse como un compuesto aislamientocubierta integral para muchos tipos de cables, especialmente el automotriz.
Posee buenas cualidades eléctricas y es ideal en cables de baja tensión. Posee gran resistencia al ozono y al efecto corona. Así mismo resiste altas temperaturas, condiciones de humedad y es posible preparar formulaciones para bajas temperaturas. Dentro de sus limitantes encontramos que su constante dieléctrica, su factor de potencia y sus demás características eléctricas no permiten aplicarlo como un aislamiento para altas tensiones.
Polietileno clorado Este polímero existe tanto en compuestos termoplásticos, como en termoestables. De nuevo debido a condiciones como su constante dieléctrica impiden su uso para altas tensiones por lo cual encuentra su principal uso en la fabricación de cubiertas exteriores para alambres y cables.
Policloruro de vinilo PVC Estos compuestos tienen como base el polímero del cloruro de vinilo. A pesar de que en su fase de incorporación a la industria estaba restringido para temperaturas menores a 60° C, por medio de mejoras y formulaciones hoy en día se pueden usar hasta para 105°C. Tienen cualidades mecánicas excelentes pero las eléctricas no son las mejores, por tal razón su uso se limita a tensiones menores de 600 volts. Es empleado en la fabricación de alambres y cables tipos T, TW, THW, THHN, THWN, THHW, THHW-LSA y por sus propiedades mecánicas, como cubierta exterior.
Polietileno Es un material termoplástico constituido por cadenas lineales o ramificadas de monómeros de etileno. Eléctricamente, posee el mejor conjunto de cualidades que se pueden esperar en un aislamiento sólido: alta rigidez dieléctrica, bajo factor de potencia y constante dieléctrica, alta resistividad volumétrica. Mecánicamente sus propiedades no son tan confortables como las eléctricas. Normalmente usado ara aislamiento de conductores de entre 600 y 1000 volts con temperaturas de operación menores a 75°C. En algunos casos e s usado como cubierta natural.
Polietileno de cadena cruzada Se produce como una combinación de un polietileno termoplástico y un peróxido orgánico adecuado, bajo ciertas condiciones de presión y tem peratura. La resina de polietileno reticulada se puede emplear pura o mezclada con negro de humo o cargas minerales que le mejoran sus propiedades físicas, pero disminuyen las eléctricas, por lo cual esta combinación se usa para aislamiento de hasta 5000 volts sin cubierta ext erior. Los aislamientos de polietileno reticulado para altas tensiones tienen buenas cualidades mecánicas, buena resistencia a la compresión y deformación térmica. Sus cualidades eléctricas como la rigidez dieléctrica, factor de potencia, constantes dieléctricas y de aislamiento son de resaltar. Igualmente, es altamente resistente al ozono, a la humedad y a los productos químicos.
Etileno propileno El EPR, es un material elastomérico obtenido a partir del etileno y el propeno. Los aislamientos de EPR, debidamente formulados y procesados poseen muy buenas cualidades eléctricas y físicas, buena resistencia térmica y al ozono. Los cables aislados con etileno propileno poseen una muy buena flexibilidad, facilitando su instalación.
