EuroWire July 2017

Artículo técnico

2.5 Propiedades eléctricas Se evaluaron las propiedades aislantes de los compuestos midiendo el factor de pérdida (Tanδ), la constante dieléctrica (ε r ) y la resistividad de volumen en función de la temperatura de 25°C a 90°C en seco. Además, se midieron el factor de pérdida y la constante dieléctrica después de sumergir los compuestos en agua a 90°C durante 28 días. Para la medición de las propiedades eléctricas se utilizaron muestras de 2mm de espesor moldeadas a presión. Para evaluar el Tanδ y la ε r se utilizó un Sistema Omicron MI600; para; se implementó un QuadTech modelo1868A para estudiar la resistividad de volumen. Todas las propiedades eléctricas de los compuestos fueron estudiadas en los laboratorios Imerys. La Figura 9 muestra los gráficos del Tanδ de 25°C a 90°C en seco. Los cuatro compuestos están caracterizados por pequeñas variaciones del factor de pérdida, que quedan en el mismo orden de (10 -3 ) hasta 90ºC. Además, todos los compuestos presentan una tendencia similar del Tanδ al aumentar la temperatura. Más detalladamente, el factor de pérdida de los cuatro compuestos es virtualmente idéntico a temperatura ambiente, aproximadamente 1,5x10 -3 , y crece constantemente con la temperatura hasta valores de entre 3,5x10 -3 y 5,0x10 -3 a 90°C respectivamente para MV IS79 y MV TP79 A. varía en un campo estrecho para todos los compuestos al aumentar la temperatura. En la Figura 10 , se puede observar solamente una pequeña reducción de la constante dieléctrica al aumentar la temperatura. Dado que ε r se calcula mediante la fórmula siguiente: del vacío, mientras que t y A son factores geométricos que indican la separación entre la placas (electrodos) y su área, respectivamente. La constante dieléctrica más baja de los compuestos MV TPV respecto a los MV IS79 es debida a su contenido de PP, que aumenta las prestaciones de aislamiento totales del compuesto. Por consiguiente el MV IS79 se caracteriza por la constante dieléctrica más alta a diferencia del MV TP79 C que se caracteriza por la constante dieléctrica más baja. Sin embargo, se debe precisar que la diferencia entre los compuestos es bastante limitada ya sea a baja ya sea a alta temperatura. Por último, se midió la resistividad de volumen a 25°C y 90°C aplicando una diferencia de potencial de 500V (véase la Tabla 4 ). Como se ha afirmado para Tanδ, ε r en la cual es la capacitancia medida por el instrumento y ε 0 es la permitividad

r

Tanδ [*10 -2 ]

Constante dieléctrica ε

Días en agua a 90º

Días en agua a 90º

▲ ▲ Figura 11 : Factor de pérdida (Tanδ) en función de días de inmersión en agua a 90ºC medido a 500V y 50Hz

▲ ▲ Figura 12 : Constante dieléctrica (ε r ) en función de días de inmersión en agua a 90ºC medida a 500V y 50Hz

MV IS79

MV TP79 A

MV TP79 B

MV TP79 C

Absorción de agua 1 [mgr/cm 2 ]

0.34

0.32

0.35

0.34

A 25°C, todos los compuestos tienen una resistividad de volumen del orden de 10 15 Ω-cm, que es el valor estándar para los aislantes MT. A 90°C la resistividad de volumen de los compuestos MV TPV es aproximadamente un orden de magnitud más bajo que el MV IS79. Muy probablemente, esta diferencia resulta de una fusión parcial de la fase termoplástica de los compuestos TPV, que lleva a una movilidad más alta de los portadores de carga en el material. Sin embargo, además de esto, la resistividad de volumen de los cuatro compuestos TPV de MT es superior a 10 13 Ω-cm. 2.5.1 Prestaciones eléctricas en agua Se probaron las propiedades eléctricas con inmersión en agua a 90ºC durante 28 días. En primer lugar, se calculó la absorción de agua de los compuestos MV TPV respecto al MV IS79, según la norma italiana CEI 20-86. Los resultados ilustrados en la Tabla 5 muestran que los compuestos tienen virtualmente una absorción idéntica después de 14 días en agua a 85°C, muy por debajo del límite superior (5mgr/cm 2 ). La baja absorción de agua se refleja en la variación de Tanδ después de sumergir las muestras en agua a 90°C (véase la Figura 11 ). Los compuestos presentan una buena retención del factor de pérdida, que es, después de 28 días en agua, en el peor caso, aproximadamente 0,035 y en el mejor caso 0,017. De nuevo, el MV TP79 C, gracias a su estabilidad superior, muestra las mejores prestaciones mejores, próximas a las prestaciones de referencia del MV IS79. Gracias a su baja absorción de agua, el ε r también queda casi invariado después de la inmersión en agua a 90°C. Como se ilustra en la Figura 12 , el aumento de la constante dieléctrica es bastante pequeño después de la inmersión en agua. 1 Método gravimétrico, CEI EN 60811-402 ▲ ▲ Tabla 5 : Absorción de agua según la norma CEI 20-86

Entre los compuestos MV TPV, el MV TP79 C muestra la mejor estabilidad durante el tiempo teniendo una ε r más baja respecto al IS79 de referencia, incluso después de 28 días en agua. Conclusiones Con este artículo se han presentado los compuestos MV TPV recién desarrollados. El objetivo es producir compuestos aislantes de media tensión con propiedades iguales al corriente aislamiento de media tensión sin plomo estándar de mercado, y el procesamiento fácil de los termoplásticos. Se ha descrito la preparación de estos compuestos junto con su completa caracterización comparándolos con el aislante de media tensión sin plomo estándar. Se ha estudiado el proceso de vulcanización dinámica mediante DSC. De hecho, se ha estudiado la capacidad de producir los compuestos TPV en una instalación piloto para usarlos como aislamientos de media tensión. A pesar de que la formulación compleja contenía polímeros, cargas, coagentes y antioxidantes, el MV TPV fue obtenido con un proceso completamente reproducible y fiable. Los resultados de la tecnología son las propiedades generales de los compuestos MV TPV que igualan las prestaciones del MV IS79 sin plomo estándar. Los estudios reológicos, además de confirmar la naturaleza TPV de los compuestos, simulan su comportamiento durante la extrusión demostrando que, gracias a una selección cuidadosa del termoplástico PP, es posible bajar el esfuerzo de corte manteniendo inalteradas la respuesta elástica típica de los compuestos TPV.

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Julio de 2017