EuroWire July 2017

Artículo técnico

Aislamiento a base de TPV para aplicaciones de media tensión Por Andrea Galanti, Stefano Dossi y Andrea Magri, de Mixer SpA, Ravenna, Italia, y Camillo Cardelli, iPool Srl, Pistoia, Italia

Resumen Este artículo presenta el desarrollo de tres compuestos aislantes para media tensión (MV) sin plomo completamente termoplásticos producidos mediante la tecnología de termoplásticos vulcanizados (TPV). Se prepararon los compuestos aislantes TPV para media tensión (MV TPV) a partir de un aislamiento de media tensión sin plomo curable con peróxido, que es el estándar de referencia actual para el mercado. Por esta razón, se estudiaron los compuestos detenidamente comparándolos con el aislamiento de media tensión sin plomo estándar. Para evaluar los resultados del proceso de vulcanización dinámica, se analizaron los compuestos mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC). Para simular su comportamiento durante la extrusión, se estudió su reología. Se midieron las propiedades mecánicas antes y después del envejecimiento a 135°C y150°C durante 21 días. Por último, se presenta un estudio completo de las características eléctricas en seco (de 25°C a 90°C) y en húmedo (hasta 28 días a 90°C en agua) de dichos compuestos. 1 Introducción Veinte años atrás se usaban los dos sistemas aislantes a base de XLPE y EPDM para los cables de media tensión en muchas partes del mundo. Norteamérica sigue siendo un mercado muy activo para los aislamientos de media tensión a base de EPDM, mientras que en otras partes del mundo se prefiere el XLPE. Recientemente, se ha observado un nuevo interés por los aislamientos de media tensión a base de EPDM en el mercado global debido a su inigualable rendimiento en términos de duración para aplicaciones a largo plazo (>20 años).

A partir de aquí, se ha desarrollado un nuevo TPV completamente termoplástico para el aislamiento de media tensión reticulando dinámicamente el compuesto aislante de media tensión sin plomo en una matriz de PP. Mixer SpA presenta tres versiones revisadas de los compuestos MV TPV para lograr obtener un material capaz de pasar las pruebas termomecánicas a temperaturas de funcionamiento continuo de 90°C y 105°C y de emergencia de cortocircuito a 250°C según la norma italiana CEI 20-86 que es, hasta ahora, la única norma para compuestos termoplásticos para aislamiento de media tensión. Primero, se analizaron la preparación y las propiedades macroscópicas de los nuevos compuestos MV TPV. Luego, se examinaron los nuevos compuestos MV TPV mediante DSC para estudiar el proceso de vulcanización dinámica. Seguidamente, se analizó la reología de los compuestos MV TPV a bajos valores de corte para simular su comportamiento durante la extrusión. A continuación, se probaron las características mecánicas de los compuestos MV TPV antes y después del envejecimiento por calor hasta 150°C durante 21 días. Las propiedades eléctricas de los compuestos fueron estudiadas en los Laboratorios Imerys, Par, Reino Unido. En particular, se midieron el factor de pérdida (Tanδ), la constante dieléctrica (εr) y la resistividad de volumen hasta 90°C en seco. Además, se estudiaron el Tanδ y la εr después de sumergir los compuestos en agua a 90°C durante 28 días. Los resultados de las pruebas fueron comparados con el MV IS79 sin plomo estándar y se demostró que se puede ofrecer un compuesto innovador, con altas propiedades de aislamiento eléctrico, que combina las propiedades de un compuesto XL-EPDM sin plomo con la posibilidad de procesarlo como material termoplástico.

Desde produce compuestos aislantes de media tensión a base de EPDM y mezclas de EPDM/ LDPE: su estrategia es ofrecer materiales innovadores y competitivos al mercado del cable, con la idea de que mejorando continuamente los materiales, se puede dar vida nueva a los cables de caucho para aplicaciones especiales. El primer paso de este enfoque fue el desarrollo de soluciones EPDM sin plomo, que fueron presentadas en 2012 y ya están disponibles en el comercio (véase la Figura 1 ) [1] . Dado que las sales de plomo son insolubles en agua y, por lo tanto, no intervienen en las pérdidas de corriente a través de la capa de aislamiento, el óxido de plomo es uno de los aditivos más eficaces en los compuestos aislantes de media tensión. Sin embargo, el óxido de plomo se encuentra en la Lista de Sustancias Candidatas Extremadamente Preocupantes (Reach SVHC) debido a su bien conocido riesgo de bioacumulación y efectos duraderos que dañan gravemente el medioambiente y la vida [2] . Mixer SpA ha reemplazado con éxito el óxido de plomo por un sistema barredor de iones inorgánicos capaz de inmovilizar los iones, pudiendo así producir compuestos aislantes de media tensión sin plomo a base de EPDM de estabilidad térmica y eléctrica superior. ▲ ▲ Figura 1 : Aislamiento de media tensión con plomo (naranja) y sin plomo (blanco), de pellets a cables 1996, Mixer SpA

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Julio de 2017