ES2276411T3

ES2276411T3 - Cubierta tubular elastica de dos capas para componentes electricos, en particular para terminacion de cables electricos, asi como su procedimiento de fabricacion y de montaje.

Info

Publication number: ES2276411T3
Application number: ES97112840T
Authority: ES
Inventors: Francesco Portas; Ubaldo Vallauri
Original assignee: Prysmian Cavi e Sistemi Energia SRL
Current assignee: Prysmian Cavi e Sistemi Energia SRL
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1997-07-25
Publication date: 2007-06-16
Anticipated expiration: 2017-07-25
Also published as: EP0840422A3; DE69736918D1; US6576846B2; NZ328466A; AU730405B2; CA2211766C; EP0840422B1; AU3236597A; EP0840422A2; CA2211766A1; BR9704202A; US20020153163A1; DE69736918T2; US6342679B1; JPH10117425A; BR9704202B1

Abstract

SE PRESENTA UNA CUBIERTA TUBULAR ELASTICA (730) PARA COMPONENTES ELECTRICOS (700), QUE CUMPLE CON LOS VALORES TOTALES PREDETERMINADOS DE LOS REQUISITOS MECANICOS Y ELECTRICOS/MEDIOAMBIENTALES, CARACTERIZADA PORQUE LOS REQUISITOS MECANICOS ABARCAN LA EXPANDIBILIDAD Y RECUPERACION ELASTICA EN LA DIRECCION RADIAL Y LOS REQUISITOS ELECTRICOS ABARCAN RESISTENCIA A LAS DESCARGAS SUPERFICIALES Y LA RESISTENCIA A LA RADIACION SOLAR, QUE COMPRENDE UNA CAPA INTERNA AISLANTE (68) Y UNA CAPA EXTERNA AISLANTE (660) COAXIALES ENTRE SI, EN RELACION DE SUPERPOSICION Y UNIDAS ENTRE SI, HECHAS DE MEZCLAS DE MATERIAL POLIMERICO DEGRADADO, EN DONDE LA MEZCLA DEGRADADA QUE FORMA LA CAPA INTERNA TIENE VALORES PREDETERMINADOS DE LOS REQUISITOS MECANICOS Y LA MEZCLA DEGRADADA QUE FORMA LA CAPA EXTERNA TIENE LOS VALORES PREDETERMINADOS DE LOS REQUISITOS ELECTRICOS. TAMBIEN SE DESCRIBE UN METODO PARA FABRICAR ESTA CUBIERTA, UNA TERMINACION (700) PARA CABLES ELECTRICOS (605) QUE COMPRENDE LA CUBIERTA Y UN METODO PARAMONTAR LA TERMINACION EN UN CABLE ELECTRICO.

Description

Cubierta tubular elástica de dos capas para componentes eléctricos, en particular para terminaciones de cables eléctricos, así como su procedimiento de fabricación y de montaje.

La presente invención se refiere a cubiertas aislantes o protectoras para componentes eléctricos, tales como terminaciones para cables eléctricos, descargadores de voltaje o aislantes compuestos, en particular trata sobre cubiertas adaptadas para ser ajustadas y sujetadas elásticamente a un componente eléctrico; la invención se refiere también al procedimiento correspondiente de fabricación y más específicamente a terminaciones elásticas para cables que comprenden dichas cubiertas y al procedimiento de montaje de las mismas.

En una forma de realización conocida a partir de la publicación "New Prefabricated Accessories for 64-154 kV Crosslinked Polyethylene Cables" (Underground Transmission and Distribution Conference, 1974, páginas 224 a 232), una terminación para exteriores comprende particularmente una placa de base a la cual se une la base de una cubierta aislante formada por un cuerpo con aletas realizado con porcelana, a cuyo extremo superior se conecta el conductor del cable a través de unos medios adecuados de soporte y conexión; se hace que un electrodo de tierra y un cono de control de campo de material polimérico queden ajustados en la superficie del aislante del cable dentro de un cilindro realizado con una resina epoxi, por su entrada al cuerpo con aletas, mientras que el espacio libre en el interior del cuerpo con aletas se llena con un aceite aislante.

Este aceite aislante en el interior de la cubierta de porcelana tiene como objetivo eliminar el aire que esté sujeto a un posible fenómeno de ionización, en el que el campo eléctrico es mayor, lo cual daría origen a un deterioro de la integridad de la terminación.

La sustitución del material de porcelana en la terminación, tal como se sabe por ejemplo a partir de la publicación titulada "Synthetic Terminations for High Voltage Cables - Assessment of Service Life", CIGRE' 1992, 21-201, se lleva a cabo recurriendo al uso de tubos (cilíndricos y/o cónicos) realizados con plástico reforzado con fibra de vidrio, recubierto con caucho aislante contra la formación de caminos conductores, que deben tanto garantizar la protección para la parte subyacente contra la penetración de la humedad como proporcionar la vía de fuga necesaria (perfil y aletas) para las corrientes superficiales. No obstante, en este caso se sigue usando aceite aislante.

En lo sucesivo, a efectos de la presente solicitud, con la expresión "formación de caminos conductores", o formación de caminos superficiales, se pretende significar, tal como se define en la especificación IEC 1109 de 1992 titulada "Composite insulators for a.c. overhead lines with a nominal voltage greater than 1000V. Definitions, test methods and acceptance criteria", una degradación irreversible de la superficie del material aislante, que implica la formación de caminos conductores incluso en condiciones de sequedad.

En la técnica se conocen ejemplos de recubrimientos realizados con caucho aislante contra la formación de caminos conductores para componentes eléctricos. Por ejemplo, estos recubrimientos para cables con aislantes extruídos, denominados "terminaciones secas" debido a que están desprovistos tanto de la cubierta de porcelana como del aceite aislante, se describen en el artículo "Outdoor and incorporated terminations for extruded synthetic cables up to 400 kV" de F. Gahungu, J.M. Delcoustal, J.Brouet, presentado en Jicable 1995. En este artículo, se describen aplicaciones para uso interno en salas (para voltajes de hasta 90 kV), así como aplicaciones para conexiones provisionales para exteriores.

En la solicitud EP-A-0 683 555 se describe una terminación seca autoportante para un cable eléctrico destinado para su uso en exteriores para voltajes de entre 10 y 245 kV e incluso superiores, provista de una cubierta de material elastomérico ajustada sobre un elemento tubular. No obstante, el presente solicitante ha observado que esta cubierta puede presentar un deterioro prematuro si su ajuste tiene lugar en unas condiciones de interferencia fuerte, en particular al tratar con aplicaciones de alto voltaje, es decir, que implican voltajes de un valor tan alto como 60 kV e incluso superiores.

Entre los materiales a usar para realizar cubiertas aislantes para aplicaciones en terminaciones en exteriores, se pueden identificar dos tipos fundamentales: materiales elásticos y materiales termorrectráctiles. Los primeros constan de elastómeros que presentan la capacidad de producir artículos fabricados adaptados para ajustarse por interferencia en el extremo del cable o en un cuerpo de soporte similar y para mantener contra el mismo una presión preestablecida con el paso del tiempo; por el contrario, los segundos materiales mencionados permiten realizar artículos fabricados los cuales se expanden previamente en la fábrica y para cuya aplicación se requiere el uso de fuentes de calor, generalmente en forma de una llama de gas.

Entre los ejemplos de dispositivos conocidos que adoptan materiales termorrectráctiles se encuentran aquellos descritos en el artículo "Heatshrikable terminations for 66 kV polymeric cables" de J.W. Weatherley R.A. John, M.H. Parry, presentado en el IEE London Power & Accessories 10 kV \div 180 kV, noviembre de 1986.

Aunque los productos termorrectráctiles se siguen usando, los mismos no son muy deseables ya que la utilización de una llama, tal como requieren dichos productos, conlleva problemas no solamente por razones de uso práctico y seguridad, sino también debido a la dificultad de garantizar una recuperación elástica correcta de la cubierta hasta las dimensiones de partida, en el caso de que el calentamiento no se efectúe con un cuidado y una pericia específicos.

Los productos "elásticos" o "retráctiles en frío" constan preferentemente de mezclas basadas en EPR o mezclas basadas en caucho de silicona.

A efectos de la presente descripción, con la expresión EPR se pretende significar mezclas basadas en polímeros de etileno-propileno comprendiendo en particular mezclas basadas en EPM (copolímero etileno-propileno) o EPDM (terpolímero etileno-propileno-dieno).

En la solicitud de patente europea n.º 90119273.2 se describe un elemento almacenable de un dispositivo para realizar uniones de cables que consta de un soporte tubular sobre el cual se ajusta en condiciones de expansión elástica una cubierta para conexiones de conductores, siendo adecuada dicha cubierta para realizar uniones entre cables seleccionados de entre una amplia gama de diámetros.

Esta cubierta comprende dos camisas coaxiales y superpuestas de entre las cuales la radialmente interior presenta una deformación residual, en condiciones de alargamiento impuesto, aplicado en el momento adecuado, la cual es inferior a la correspondiente a la camisa radialmente exterior y presenta también un mayor módulo de elasticidad.

No obstante, esta cubierta no está adaptada para elaborar terminaciones y similares que estén expuestas a fenómenos tales como descargas superficiales (formación de caminos conductores).

El documento EP-A-0379056 da a conocer un elemento de un dispositivo para realizar uniones de cables, constituido por un soporte tubular sobre el cual se ajusta en unas condiciones de expansión elástica una cubierta para conexiones entre conductores, adecuado para conseguir uniones entre cables seleccionados de entre una amplia gama de diámetros.

Dicha cubierta comprende dos camisas coaxiales y superpuestas de entre las cuales la radialmente más externa presenta una deformación residual, debida a un alargamiento impuesto aplicado en el momento adecuado, menor que la correspondiente a la camisa radialmente más interior.

No obstante, esta cubierta no está adaptada para ser expuesta a fenómenos tales como la formación de caminos conductores o radiaciones.

El documento EP-A-0393495 da a conocer una cubierta para una unión de cables formada por dos camisas de un material polimérico reticulable, estando una de las camisas dentro de la otra radialmente.

La camisa radialmente más externa se ajusta con unas interferencias correspondientes sobre la camisa radialmente más interior que está constituida por un compuesto de material polimérico eléctricamente aislante que ocupa por lo menos parte de su grosor.

No obstante, esta cubierta conocida presenta también los problemas eléctricos y ambientales antes mencionados.

Llegado este momento el presente solicitante ha afrontado el problema de sustituir la porcelana por materiales poliméricos y compuestos en particular en terminaciones de cables extruídos de voltaje medio y alto para exteriores, debido a diferentes razones, entre las cuales se encuentran:

-: la reducción al mínimo de los riesgos de explosión en el caso de fuego o descarga eléctrica interna;

-: la reducción del peso;

-: la reducción de la fragilidad, para evitar desperfectos provocados por impactos accidentales o, por ejemplo, actos vandálicos;

-: el aumento de la simplicidad y la capacidad de transporte e instalación;

-: el aumento de los márgenes de seguridad en condiciones de alta contaminación.

Con este fin, se han considerado cubiertas de tipo elástico para ser aplicadas en la superficie del aislante de un cable.

No obstante, el presente solicitante ha averiguado que las cualidades requeridas que deben ser cumplidas simultáneamente por las cubiertas elásticas del tipo antes descrito son apenas compatibles entre sí.

En particular, se ha observado que una cubierta aislante para terminaciones de cable del tipo elástico debe cumplir requisitos del tipo mecánico, en particular en términos de expansibilidad y recuperación elástica, y requisitos del tipo eléctrico/ambiental, tales como resistencia a la formación de caminos conductores y a la radiación solar.

A efectos de la presente invención, con el término expansibilidad (o pre-expansibilidad) en un valor predeterminado se pretende significar una expansión igual a dicho valor en ausencia de desgarro.

Según la presente invención, el solicitante ha observado que dichos requisitos de tipo mecánico se pueden cumplir por medio de las características de la masa de la cubierta, mientras que los requisitos de tipo eléctrico/ambiental, tal como se ha expuesto anteriormente, se pueden cumplir por medio de las características de superficie de la propia cubierta.

Por esta razón, según uno de los aspectos, la presente invención se refiere a la combinación de dos mezclas diferentes: una mezcla aislante para la capa interior (no en contacto directamente con los agentes atmosféricos), caracterizada por propiedades mecánicas adecuadas (en particular, expansibilidad y recuperación elástica); y una segunda mezcla para la capa exterior, adecuada, por otro lado, para resistir factores ambientales, por efectos por ejemplo de la contaminación, tales como en particular la resistencia a la formación de caminos conductores (evaluada sobre probetas planas con el procedimiento descrito en la Especificación IEC-587), y atmosféricos (en particular la radiación solar), en presencia de un estado de expansión, no requiriéndose sin embargo ninguna propiedad específica de recuperación elástica. La invención queda definida por las características de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se definen formas de realización preferidas de la invención.

A efectos de la presente descripción, con la expresión material o elemento aislante se pretende significar un material o elemento que presente una resistividad volumétrica mayor que 10^{13} \Omegacm.

A continuación se describirá la presente invención, a título de ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la Fig. 1 muestra una vista en sección de una probeta de una cubierta realizada para evaluar el comportamiento de un componente eléctrico según la invención;

- la Fig. 2 es una vista en sección de una probeta diferente de una cubierta realizada para evaluar el comportamiento de un componente eléctrico según la presente invención;

- la Fig. 3 muestra una vista externa de otra probeta de una cubierta realizada para evaluar el comportamiento de un componente eléctrico según la presente invención;

- la Fig. 4 representa un diagrama de flujo que ilustra esquemáticamente un procedimiento de fabricación de una cubierta con aletas según la presente invención;

- la Fig. 5 representa un diagrama de flujo que ilustra esquemáticamente la etapa final de procesado del procedimiento de fabricación de la Fig. 4;

- la Fig. 6 muestra una terminación de un cable eléctrico de alto voltaje según una de las formas de realización de la presente invención;

- la Fig. 7 muestra la cubierta elástica de la terminación mostrada en la Fig. 6, pre-expandida sobre un soporte extraíble.

El presente solicitante ha observado que los esfuerzos que se producen mientras se fabrica una cubierta aislante elástica para una terminación de un cable eléctrico de voltaje alto y medio para exteriores se pueden dividir sustancialmente en dos categorías:

-: esfuerzos de tipo eléctrico/ambiental, provocados por ejemplo por: la contaminación, la radiación solar, la lluvia, la humedad, cambios repentinos de temperatura, la nieve, el hielo, el viento, descargas superficiales;

-: esfuerzos de tipo mecánico, que dependen en particular del valor de expansión a mantener durante su uso para obtener una interferencia satisfactoria entre el cable y la cubierta aplicada al mismo y del valor de una pre-expansión a aplicar preferentemente a la cubierta elástica durante su permanencia en un almacén. Con la expresión interferencia satisfactoria se pretende significar una interferencia capaz de mantener la adherencia de la cubierta al cable de manera que se facilite la retención del campo eléctrico generado por el cable y se evite una infiltración de humedad, burbujas de aire (sujetas a un posible fenómeno de ionización), o polvo, por ejemplo una interferencia mayor que el 10% adoptando materiales que presenten unos módulos del orden de varios MPa, por ejemplo, entre 1 y 10 MPa.

La situación se complica particularmente para altos voltajes, del orden de 60 kV e incluso mayores, en los cuales la cubierta queda sometida a un mayor efecto de formación de caminos conductores, en particular debido a que se requiere que las cubiertas elásticas en el mercado presenten unas dimensiones físicas suficientemente limitadas y por lo tanto dicha cubierta debe resistir esfuerzos eléctricos/ambientales mayores que en el caso de tratar con voltajes medios.

En particular, el presente solicitante ha buscado materiales capaces de funcionar también en presencia de una contaminación ambiental fuerte, por ejemplo, en áreas con una alta densidad industrial o zonas costeras, en las que el fenómeno de formación de caminos conductores es particularmente importante.

El presente solicitante ha observado que se pueden elaborar formulaciones de familias de polímeros (EPR y
silicona) las cuales pueden cumplir los requisitos preestablecidos aunque de forma limitada a esfuerzos pertenecientes a solamente una de las dos categorías antes mencionadas, es decir, la de tipo eléctrico/ambiental y la de tipo mecánico, a las cuales se espera que dichas familias de polímeros estén sometidas durante su tiempo de vida.

Por lo que a las características mecánicas respecta, la cubierta elástica, para obtener una interferencia satisfactoria durante su uso, se monta mediante expansión en el componente, que presenta unas dimensiones mayores (de por lo menos el 10%) que la propia cubierta.

Para simplificar su montaje sobre el cable, preferentemente la cubierta se expande previamente sobre un soporte tubular extraíble, de unas dimensiones mayores que el cable, por ejemplo tal como se describe posteriormente, de manera que se fuerce a que la cubierta resista expansiones de por lo menos el 20% hasta que se haya producido la instalación.

En la solicitud europea n.º 92203797.3 se describe un elemento tubular el cual está formado por una tira enrollada helicoidalmente que tiene unas espiras adyacentes realizadas mediante el corte de la superficie del propio elemento.

Por ejemplo, un soporte tubular de material adecuado puede requerir grosores de aproximadamente 3 mm para resistir la compresión centrípeta ejercida por la cubierta elástica. Adicionalmente, si se utiliza un soporte tubular extraíble en espiral del tipo descrito en la solicitud de patente europea n.º 92203797.3 antes mencionada, cuando se esté retirando el soporte se requiere una holgura adicional de por lo menos 3 mm en cada lado para poder deshacer las espiras.

Como consecuencia, el diámetro final al cual se debe expandir previamente la cubierta sobre el soporte tubular se debe aumentar en por lo menos 12 mm de forma adicional con respecto a lo requerido por el grado de interferencia deseado. Por esta razón, a título de ejemplo, para una instalación en un cable de una sección de 630 mm^{2}, adaptado para voltajes de 90 kV, con un diámetro en el aislante de aproximadamente 54 mm, una cubierta debe tener un diámetro interior inicial de aproximadamente 49 mm para garantizar una interferencia entre la cubierta y el cable de por lo menos el 10% y por lo tanto debe experimentar una pre-expansión total de aproximadamente (54 mm + 12 mm - 49 mm)/49 mm = 35%, sin tener en cuenta la deformación permanente.

Estas características se pueden alcanzar por medio de mezclas basadas en EPR o silicona.

En cuanto a las características eléctricas/ambientales, se puede obtener una resistencia a la formación de caminos conductores elevada por medio de mezclas basadas en EPR, con el uso por ejemplo de cantidades adecuadas de alúmina hidratada, para permitir la utilización de las mismas cuando se trate con voltajes elevados (es decir mayores que o iguales a 60 kV). No obstante, se ha observado también que se reduce cada vez más la resistencia a la radiación solar de la mezcla con los aditivos mencionados, en particular cuando se está en presencia de un esfuerzo de expansión notable, mayor que o igual al 20%.

Se podría obtener una resistencia mayor en presencia de una expansión elevada, aunque esta situación implicaría una menor recuperación elástica y una menor resistencia a la formación de caminos conductores.

Por el contrario, con las mezclas basadas en silicona, se puede conseguir de forma relativamente fácil una resistencia excelente a la radiación solar, incluso en presencia de expansiones fuertes; no obstante, estas mezclas presentan una resistencia reducida a la formación de caminos conductores, siendo en cambio necesaria dicha resistencia para una utilización con voltajes elevados para cumplir, por ejemplo, la Norma IEC-1109 de 1992 (1.000 horas de prueba en niebla salina) o la Norma Francesa C33-064 de octubre de 1995 titulada "Extrémités synthétiques de type intérieur ou extérieur, sans isolateur en porcelaine, pour câbles à isolations synthétiques de tension assignées supérieures à 30 kV (U_{m} = 36 kV) et jusqu'à 150 kV (U_{m} = 170 kV)", tal como se describe en el Anexo C Procedimientos A y B.

También en este caso es posible usar grandes cantidades de alúmina trihidratada, aunque esto da origen a un deterioro rápido de las propiedades mecánicas (esfuerzo de tracción a la rotura, alargamiento de rotura, resistencia al desgarro), lo cual hará que resulte muy difícil obtener mezclas adecuadas para el objetivo deseado.

Consecuentemente, se descarta el uso de estos materiales en presencia de esfuerzos ambientales en condiciones de alto voltaje y una pre-expansión mayor que el 20%, la cual es necesaria para montar la cubierta sobre el cable, y una expansión durante el uso mayor que el 10% para obtener una interferencia satisfactoria entre el cable y la cubierta.

Adicionalmente, la obtención de un resultado satisfactorio es todavía más crítica si las cubiertas elásticas están destinadas a expandirse previamente en cantidades mayores que el 50% y a mantenerse expandidas durante el uso en cantidades mayores que el 25%, para permitir la utilización del mismo modelo de terminación para diferentes secciones de cable, reduciendo de este modo la variedad de cubiertas elásticas a almacenar.

Para adoptar la técnica que implica una expansión elevada también durante el uso, la cubierta elástica debe presentar unas características mecánicas excelentes. Por ejemplo, se requeriría una disponibilidad de materiales capaces de cumplir requisitos mecánicos específicos, tales como: una resistencia a estados de pre-expansión muy alta, preferentemente del orden del 100%, sobre tubos de soporte, durante todo el periodo de almacenamiento y una capacidad de resistir expansiones fuertes por lo menos del 25% y típicamente hasta por lo menos el 50% durante el uso, aunque estando dotados simultáneamente de una excelente.

Adicionalmente, esta cubierta, en el caso de aplicaciones en exteriores, tal como ya se ha mencionado, debe ajustarse también a los requisitos eléctricos/ambientales (por ejemplo, debe ser suficientemente resistente a la formación de caminos conductores y a la radiación solar).

En conclusión, hasta el momento, tanto con mezclas basadas en EPR como con mezclas basadas en silicona, ha resultado imposible obtener una formulación capaz de cumplir simultáneamente todos los requisitos necesarios que permitan su uso en terminaciones elásticas para voltajes medios y altos, en particular en una forma pre-expandida sobre soportes extraíbles.

Para evaluar el comportamiento de una cubierta para un componente eléctrico, desde el punto de vista de su expansibilidad y su recuperación elástica, se han realizado algunas probetas cilíndricas a una escala reducida, tal como se describe posteriormente en el presente documento en los ejemplos 1 y 2.

El presente solicitante ha observado que las capas más externas de una cubierta elástica experimentan una expansión mucho más limitada que las capas más internas. Como consecuencia, las propiedades mecánicas de la capa más externa se ven afectadas por menos esfuerzos que las correspondientes a la capa más interna.

Durante otros experimentos, se ha observado que los factores ambientales afectan en primer lugar a las capas superficiales de la cubierta y subsiguientemente, únicamente después de que hayan conseguido pasar a través de las mismas, los efectos peligrosos se propagan a las capas más internas.

Como consecuencia de la situación anterior, el presente solicitante ha considerado la realización de una cubierta bicapa en la cual la formulación del material de cada capa se especializa para resistir sustancialmente esfuerzos específicos.

Por esta razón, el presente solicitante ha considerado actuar sobre la formulación de una primera mezcla aislante para incrementar las propiedades mecánicas (expansibilidad y recuperación elástica) de una capa interior sin tener en cuenta la degradación resultante de las propiedades eléctricas/ambientales (resistencia a la formación de caminos conductores y a la radiación solar) y de una segunda mezcla para incrementar las propiedades eléctricas/ambientales de una capa exterior sin tener en cuenta la degradación resultante de las propiedades mecánicas.

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Ejemplo 1

Haciendo referencia a la Fig. 1, en la misma se presenta una muestra 1 la cual está formada por:

-: una capa interior 10, constituida por una primera mezcla aislante elástica, que presenta las siguientes dimensiones: D_{i} = 20 mm, D_{e} = 46 mm (es decir, con un grosor de 13 mm), L = 75 mm, en las que D_{i} significa el diámetro interior, D_{e} significa el diámetro exterior y L es la longitud de la probeta; y

-: una capa exterior 20, constituida por una mezcla aislante contra la formación de caminos conductores, que presenta las siguientes dimensiones: D_{i} = 46 mm, D_{e} = 58 mm (es decir, con un grosor de 6 mm), L = 75 mm.

A continuación se ha usado la siguiente formulación para la capa interior 10:

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- \begin{minipage}[t]{125mm} Terpolímero de etileno-propileno-dieno, por ejemplo el disponible en el mercado con el nombre DUTRAL TER4054 y producido por Enichem Elastomeri \end{minipage}	100
- Óxido de cinc	5
- Óxido de plomo	5
- Ácido esteárico	1
- Caolín calcinado, tratado superficialmente con trimetoxietoxivinilsilano	100
- Trimetoxietoxivinilsilano	1
- Plastificante parafínico	25
- Poli-1,2-dihidro-2,2,4-trimetilquinolina	1,5
- Mercaptobencimidazol	2
- Cianurato de trialilo	1,5
- \alpha,\alpha'-bis(tertbutilperoxi) m-p diisopropilbenceno activo 40%	5,5

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Las características de la capa interior 10 realizada con la mezcla anterior después de la reticulación son las siguientes:

- Esfuerzo de tracción a la rotura	9 MPa
- Alargamiento de rotura	350%
- Módulo al 100%	2,5 MPa
- \begin{minipage}[t]{120mm} Resistencia a la formación de caminos conductores, medida según la Norma IEC 587 \end{minipage}	clase 0
- \begin{minipage}[t]{120mm} Deformación residual debida a un alargamiento impuesto del 50% según la Norma UNI 7321-74, sobre una probeta plana, a 65^{o}C y después de 960 horas \end{minipage}	10%
- Constante dieléctrica, \varepsilon, determinada según las normas ASTM D150	2,8
- Rigidez dieléctrica determinada según la Norma IEC 243 sobre placas de 2 mm	30 kV/mm
- Resistividad volumétrica, determinada según la Norma ASTM D257	10^{15} \Omegacm

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Subsiguientemente se ha preparado la capa exterior 20, que está constituida por una segunda mezcla aislante contra la formación de caminos conductores, basada en un caucho de etileno-propileno, optimizada en relación tanto con la resistencia a la formación de caminos conductores en un entorno altamente contaminado como con la resistencia a la radiación solar, y presenta la siguiente formulación:

- \begin{minipage}[t]{125mm} Terpolímero de etileno-propileno-dieno, por ejemplo el disponible en el mercado con el nombre DUTRAL TER4054 y producido por Enichem Elastomeri \end{minipage}	100
- Óxido de cinc	5
- Alúmina trihidratada en partículas finas	300
- Trimetoxietoxivinilsilano	2
- Plastificante parafínico	30
- Negro de carbón MT	0,3
- Dióxido de titanio Rutilo	20
- Ácido esteárico	3
- Mercaptobencimidazol	1,6
- Cianurato de trialilo	1,5
- Peróxido de dicumilo activo 40%	7

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Las características de la capa exterior 20 constituida por la mezcla anterior después de la reticulación son las siguientes:

- Esfuerzo de tracción a la rotura	3,5 MPa
- Alargamiento de rotura	260%
- Módulo al 100%	2,2 MPa
- \begin{minipage}[t]{120mm} Resistencia a la formación de caminos conductores, medida según la Norma IEC 587 \end{minipage}	clase 3.5
- \begin{minipage}[t]{120mm} Deformación residual debida a un alargamiento impuesto del 50% según las Normas UNI 7321-74, sobre una probeta plana, a 65^{o}C y después de 960 horas \end{minipage}	30%

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Es importante indicar que la primera mezcla elástica presenta unas características mecánicas (esfuerzo a la rotura, alargamiento de rotura, deformación residual debida a un alargamiento impuesto del 50%) mucho mejores que las correspondientes a la mezcla contra la formación de caminos conductores. En cuanto a las características eléctricas/ambientales de la mezcla contra la formación de caminos conductores, debe indicarse que los valores de la resistencia a la formación de caminos conductores han pasado de la clase 0 de la primera mezcla a la clase 3.5 de la segunda mezcla.

Se ha preparado una segunda muestra cilíndrica (no mostrada en la figura) la cual estaba formada por una sola capa que presentaba las mismas dimensiones que la capa interior 10 sola (es decir, eliminando la capa contra la formación de caminos conductores 20 de la probeta 1): D_{i} = 20 mm, D_{e} = 46 mm y L = 75 mm, y estaba constituida por una mezcla aislante elástica que presentaba la misma formulación que la capa interior 10.

Para prever el comportamiento después de un almacenamiento durante aproximadamente dos años a temperatura ambiente, ambas probetas del ejemplo 1 y el ejemplo 2 se han mantenido durante 40 días a 65ºC, aplicando la expansión máxima del 100%.

En este caso, ambas probetas se han montado sobre un tubo de soporte rasgable con D_{e} = 40 mm, y por lo tanto con una expansión máxima de la capa interior correspondiente al 100%.

En estas condiciones, a la expansión de la capa interior 10 de la probeta 1 le corresponde una expansión notablemente menor de la capa exterior 20; el radio de la capa exterior se determina mediante:

20^{2}\pi - 10^{2}\pi = R^{2} \ \pi - 23^{2} \ \pi

R = 28,7

a partir de lo cual resulta que el diámetro interior de la capa 20 pasa de 46 mm a 57 mm; por lo tanto, como consecuencia de una expansión del 100% del diámetro interior de la capa 10, se produce una expansión del diámetro interior de la capa 20 igual a solamente el 23% (dejando aparte la compresibilidad de la capa).

Después del tratamiento anterior, se ha evaluado la recuperación elástica a temperatura ambiente de las 2 probetas, midiendo el diámetro interior de dichas probetas después de la extracción del soporte. Mientras que la probeta de una sola capa, es decir, la constituida exclusivamente por la mezcla aislante elástica, presentaba un diámetro de aproximadamente 22 mm, la probeta 1 completada con la cubierta contra la formación de caminos conductores 20 presentaba un diámetro de aproximadamente 24 mm. Este valor se presenta como ligeramente mayor que el anterior, aunque en cualquier caso aceptable, confirmando de este modo que la capa interior (con las características y los grosores mencionados) es capaz de "controlar" la recuperación elástica del conjunto.

Preferentemente, para controlar de forma más segura la recuperación elástica de la capa exterior 20, la relación del grosor de la capa interior con respecto al grosor total de la cubierta es mayor que el 50% y más preferentemente mayor que el 60%.

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Ejemplo 2

Se ha realizado otra probeta 2, tal como se muestra en la Fig. 2, para verificar si la presencia de un perfil con aletas provocaba un empeoramiento de la recuperación elástica de la capa interior.

Esta probeta 2, en lugar de la capa exterior 20 de la probeta 1 del ejemplo 1, tiene una capa 30 realizada con la misma mezcla y que presenta las mismas dimensiones básicas, es decir, D_{i} = 46 mm y D_{e} = 58 mm, L = 75 mm. Adicionalmente, la capa 30 tiene un perfil provisto de una pluralidad de aletas que tienen dimensiones alternas diferentes. La aleta de menor tamaño tiene un D_{em} = 126 mm, mientras que la de mayor tamaño tiene un D_{eM} = 146 mm.

A continuación, la probeta 2 se sometió al mismo tratamiento que la probeta 1 y subsiguientemente, midiendo el valor del diámetro interior después de su extracción del soporte, se observó un valor de 24 mm, exactamente como en el caso anterior. De este modo resultó posible apreciar que la presencia de aletas no afecta negativamente al comportamiento mecánico de la probeta.

Se han llevado a cabo otras pruebas sobre la probeta 1, para evaluar su comportamiento en presencia de radiación UV y de una expansión mecánica elevada, es decir, con valores mayores que el 20%.

Con este fin, se han expandido dos probetas 1 respectivamente en un 50% y un 100% y las mismas se han sometido, en un aparato de cámara climática disponible en Atlas (USA), al mismo tipo de radiación que el dado a conocer en la página 29 de la norma francesa C33-064 edición de octubre de 1995; más específicamente, para simular la radiación solar, la Norma C33-064 requiere el uso de una lámpara de arco de Xenón, potencia de 6.500 W, distancia entre la lámpara y la probeta de aproximadamente 48 cm (ver Anexo C Procedimiento A).

Aunque en esta norma se requiere una irradiación total de 2.500 horas, ambas probetas 1, expandidas en un 50% y un 100%, han superado significativamente este valor, llegando a una irradiación de más de 5.000 horas, sin presentar signos importantes de deterioro y en particular no se observó ningún microdesgarro, el cual constituye el defecto más terrible. De hecho, como la cubierta elástica se prueba bajo la acción de una fuerte expansión, si comienzan a producirse microdesgarros, los mismos tenderán a propagarse, afectando gradualmente de este modo a toda la
cubierta.

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Ejemplo 3

Finalmente, se han realizado otras dos probetas 3, tal como se muestra en la Fig. 3, que comprenden ambas las mismas capas que en el ejemplo 2 y que presentan un perfil con aletas adecuado para formar una cubierta para un aislante compuesto de voltaje medio (24 kV). Cada probeta 3 presenta las siguientes dimensiones: D_{i} = 20 mm,
D_{e} = 58 mm, L = 255 mm. Adicionalmente, la probeta 3 presenta un perfil con una pluralidad de aletas 70, 80 de dos tamaños alternos diferentes. La aleta 80 de menor tamaño tiene un D_{em} = 126 mm, mientras que la aleta 70 de mayor tamaño tiene un D_{eM} = 146 mm. La distancia entre la aleta más grande 70 y la aleta más pequeña 80 consecutiva es 34 mm, mientras que la distancia entre dos aletas del mismo tamaño es 74 mm. El número total de aletas es 7.

Estas probetas 3 se han expandido en primer lugar en un 25% y un 50%, sobre unas barras aislantes de 25 y 30 mm de diámetro respectivamente, y subsiguientemente, después de completarlas con electrodos en sus extremos, se han sometido a unas pruebas de resistencia a la formación de caminos conductores según la Norma IEC 1109, edición 1992 (1.000 horas en niebla salina a un voltaje adecuado de 20 kV). Esta prueba pretendía verificar el comportamiento en relación con la formación de caminos conductores en presencia de esfuerzos mecánicos. Ambas probetas 3 (expandidas en un 25% y un 50%) han superado satisfactoriamente las pruebas, demostrando que la cubierta previamente descrita posee en general unas propiedades excelentes de resistencia a la formación de caminos conductores también en presencia de una fuerte expansión mecánica.

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Ejemplo 4

A continuación se describe la aplicación de la presente invención a terminaciones elásticas para cables extruídos de 90 kV.

En la Figura 6 se muestra una terminación elástica 700 para 90 kV destinada a usarse en exteriores y montada sobre un cable 605 que presenta una sección máxima de 1.600 mm^{2}.

La terminación 700 comprende una cubierta aislante con aletas, de una longitud total de aproximadamente 1.100 mm, que comprende una primera capa interior 680 y una segunda capa exterior 660 como protección del cable, realizadas todas ellas con un material de EPR que presenta las mismas formulaciones que las probetas del ejemplo 1. Esta cubierta tiene una primera parte con un diámetro del cuerpo durante su uso de aproximadamente 220 mm y está provista de un conjunto de aletas que presentan un diámetro máximo de aproximadamente 250 mm y en el cual se ha alojado un deflector 670, y presenta una segunda parte con un diámetro del cuerpo de aproximadamente 120 mm y una serie doble de aletas alternas con un diámetro máximo de aproximadamente 240 mm y 200 mm, respectiva-
mente.

La diferencia en el diámetro de la cubierta entre la primera y la segunda parte se obtiene actuando sobre los grosores solamente de la primera capa interior, la cual alcanza un grosor mínimo en reposo de aproximadamente 20 mm, al mismo tiempo que manteniendo el grosor de la segunda capa de manera que sea sustancialmente constante durante toda su longitud, es decir de aproximadamente 7 mm.

Al extremo inferior de la terminación 700 se le aplican una funda contra la formación de caminos conductores 620 y una conexión para una abrazadera de puesta a tierra 640. Ubicado en la base de la cubierta, en el comienzo del deflector 670, se encuentra un anillo 650 para captar las corrientes que se deben descargar a tierra.

En el otro extremo de la terminación, se dispone de una segunda funda contra la formación de caminos conductores 621 para la protección de la cabeza del cable 605, conectada a una placa de conexión de aluminio 690.

Haciendo referencia a la Fig. 7, en la misma se muestra la misma cubierta que en la Fig. 6 montada sobre un elemento tubular cortado en espiral 710 realizado con polipropileno, que tiene un D_{i} = 85 mm y un D_{e} = 95 mm, para facilitar su montaje sobre un cable, por ejemplo del tipo que se describe en la solicitud de patente europea n.º 92203797.3. A continuación, en el elemento tubular 710 se forma una tira enrollada helicoidalmente 715 que presenta unas espiras adyacentes, realizadas mediante corte de la superficie del elemento. La tira 715 tiene una sección sustancialmente rectangular y un grosor de 5 mm, y es capaz de resistir la elevada compresión centrípeta ejercida por la cubierta.

Las operaciones que se deben efectuar para montar la terminación en el cable se simplifican considerablemente y se resumen brevemente a continuación.

En primer lugar, se lleva a cabo la extracción de la funda de protección y de la pantalla del cable. A continuación, se prepara la superficie de contacto correspondiente al aislante del cable, según las dimensiones deseadas, utilizando un equipo normal. Después de esto, se lleva a cabo la preparación de la conexión para la puesta a tierra de la terminación y el posicionamiento del abatimiento del tubo de soporte ejerciendo una acción de tracción sobre la extensión 716; la primera espira de la tira 715 se separa del elemento tubular 710 y de este modo se desmontan progresivamente las espiras subsiguientes como consecuencia del desgarro de la tira de grosor reducido de manera que se retira el propio elemento tubular 710, mientras el mismo se va deshaciendo, y la cubierta se retrae progresivamente sobre el cable 605. Preferentemente, la cubierta se abate sobre el cable comenzando por la base de manera que se expulsa aire comenzando por el deflector hacia la cabeza del cable. La retracción de la cubierta 730 ejerce una fuerza auxiliar sobre la espira de la cual se tira por medio de una extensión 716 y facilita el abatimiento del elemento tubular 710.

Finalmente se lleva a cabo la fijación de la placa de conexión 690 al conductor del cable y el posicionamiento de la funda contra la formación de caminos conductores 621, para garantizar también una estanqueidad perfecta en esta parte de la terminación, interponiendo opcionalmente unas cintas aislantes adecuadas realizadas con caucho autoamalgamable, o disoluciones de caucho, siguiendo las modalidades habituales.

Ejemplo 5

En el caso específico de aplicaciones para realizar terminaciones para cables extruídos de 90 kV, tal como se muestra por ejemplo en la Fig. 6, las secciones del conductor están comprendidas preferentemente entre 240 mm^{2} y 1.600 mm^{2} y los diámetros están comprendidos preferentemente entre un mínimo de 43 mm (en el aislante del cable de sección mínima) y 78 mm (en el aislante del cable de sección máxima).

Mediante la adopción de cubiertas realizadas según la invención, es posible reducir el número de tamaños necesarios, siendo solamente tres los tamaños en este caso para abarcar 8 diámetros diferentes en el intervalo mencionado.

A continuación se proporciona un ejemplo preferido de un intervalo de cubiertas elásticas pre-expandidas para cables extruídos de 90 kV según la invención.

Imponiendo una interferencia mínima igual al 25% para cada cubierta a montar en el cable de menor sección, y una expansión máxima sobre el tubo de soporte del orden del 100%, tiene lugar preferentemente la siguiente división.

A): Tamaño de la primera cubierta. Abarca secciones de entre 240 mm^{2} y 630 mm^{2}, variando el diámetro en el aislante entre un mínimo de 43 mm y un máximo de 55 mm. Por lo tanto, el diámetro interior de la capa elástica será D_{i} = 43/1,25 = 35 mm y la expansión máxima durante su uso sobre el cable de sección máxima será (55-35)/35x100=57%. El grosor en reposo de la capa contra la formación de caminos conductores es 7 mm, mientras que el grosor mínimo de la capa elástica es aproximadamente 20 mm (el 74% del grosor total de la cubierta), de manera que la recuperación elástica del conjunto será todavía más favorable que en el caso de la probeta 1.

: Si, por ejemplo, como soporte se selecciona un tubo de polipropileno cortado en espiral de D_{e} = 70 mm, la expansión máxima durante el almacenamiento es (70-35)/35 x 100 = 100%.

B): Tamaño de la segunda cubierta. Abarca secciones de entre 630 mm^{2} y 1.200 m^{2}, variando el diámetro en el aislante entre un mínimo de 54 mm y un máximo de 66,5 mm. Por lo tanto, el diámetro interior de la capa elástica será D_{i} = 54/1,25 = 43 mm y la expansión máxima durante su uso sobre un cable de sección máxima será (66.5-43)/43 x 100 = 55%. El grosor de la capa contra la formación de caminos conductores en reposo es 7 mm, mientras que el grosor mínimo de la capa aislante elástica es aproximadamente 20 mm.

: Si el tubo de soporte tiene un diámetro D_{e} = 85 mm, la expansión máxima durante el almacenamiento será (85-43)/43 x 100 = 96%.

C): Tamaño de la tercera cubierta. Abarca secciones de entre 1.200 mm^{2} y 1.600 mm^{2}, variando el diámetro sobre el aislante entre un mínimo de 65,5 mm y un máximo de 78 mm. Por lo tanto, el diámetro interior de la capa elástica será D_{i} = 65,5/1,25=52 mm y la expansión máxima durante su uso será (78-52)/52 x 100 = +50%. El grosor de la capa contra la formación de caminos conductores en reposo es 7 mm, mientras que el grosor mínimo de la capa elástica es aproximadamente 20 mm.

: Si el tubo de soporte tiene un diámetro D_{e} = 95 mm, la expansión máxima durante el almacenamiento será (95-52)/52 x 100 = + 83%.

Evidentemente, se pueden idear otros criterios para subdividir los intervalos de diámetros sobre los cuales se va a montar una capa individual, sin desviarse con respecto al ámbito de protección.

Una persona con conocimientos habituales en la técnica reconocerá que, aplicando los mismos conceptos, se pueden realizar terminaciones para voltajes inferiores, por ejemplo, 60 kV, o voltajes superiores, por ejemplo, 150 kV, los cuales presentan aplicaciones potenciales en muchos otros países.

Como consecuencia de las pruebas realizadas, se ha observado que una cubierta elástica según la invención comprende una capa aislante interior y una capa aislante exterior, en la que preferentemente la rigidez dieléctrica de la capa aislante interior es mayor que o igual a 15 kV/mm evaluada según la Norma IEC 243 con mediciones sobre placas de 2 mm. Preferentemente, en la cubierta, la capa interior puede ser pre-expansible elásticamente en por lo menos el 20% de su diámetro interior y más preferentemente del orden del 100%, de manera que la capa interior durante el uso mantiene una interferencia adecuada sobre el componente eléctrico, correspondiente a por lo menos el 10% y más preferentemente por lo menos el 25%, hasta por lo menos el 50%. En cuanto a los requisitos eléctricos/ambientales, la capa exterior tiene preferentemente una resistencia a la formación de caminos conductores, medida según la Norma IEC 587, mayor que la clase 2.5 y más preferentemente igual a la clase 3.5, y una resistencia a la radiación mayor que la proporcionada por la Norma Francesa C33-064 antes mencionada, con un grosor preferentemente mayor que el valor de erosión mínimo aceptado, por ejemplo mayor que el 10% del grosor de toda la cubierta según establece dicha Norma Francesa C33-064.

A efectos de la presente invención, se ha determinado que las mezclas basadas en etileno-propileno son adecuadas para su uso con el fin de realizar tanto la capa interior aislante elástica como la capa aislante exterior contra la formación de caminos conductores, preferentemente usando formulaciones como las descritas en el ejemplo 1.

De forma similar, se pueden usar formulaciones basadas en caucho de silicona, aislantes y elásticas, o contra la formación de caminos conductores, las cuales puedan cumplir por sí mismas requisitos necesarios, tales como, por ejemplo, en las siguientes formulaciones.

Ejemplo de una mezcla aislante elástica basada en silicona (polidimetilsiloxano):

- Rhodorsil HP-1055 U (de Rhône Poulenc)	100
- Peróxido de dicumilo activo 40%	1

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Sus características después de la vulcanización son las siguientes:

- Esfuerzo de tracción a la rotura	8 MPa
- Alargamiento de rotura	450%
- Módulo al 100%	1,9 MPa
- Resistencia a la formación de caminos conductores, medida según la Norma IEC 587	clase 0
- \begin{minipage}[t]{125mm} Deformación residual debida a un alargamiento impuesto del 50%, establecida según la Norma UNI 7321-74, sobre una probeta plana, a 65^{o}C y después de 960 horas \end{minipage}	5%
- Constante dieléctrica, \varepsilon, determinada según la Norma ASTM D150	3
- Rigidez dieléctrica determinada según la Norma IEC 243 sobre placas de 2 mm	18 kv/mm
- Resistividad volumétrica, determinada según la Norma ASTM D257	10^{15} \Omegacm

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El siguiente es un ejemplo de una mezcla contra la formación de caminos conductores, basada en caucho de silicona:

- Rhodorsil HP-1055 U (de Rhône Poulenc)	100
- Alúmina trihidratada	100
- Peróxido de dicumilo activo 40%	1

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Sus características después de la vulcanización son las siguientes:

- Esfuerzo de tracción a la rotura	3,5 MPa
- Alargamiento de rotura	125%
- Módulo al 100%	2,6 MPa
- Resistencia a la formación de caminos conductores, medida según la Norma IEC 587	clase 3.5
- \begin{minipage}[t]{125mm} Deformación residual debida a un alargamiento impuesto del 50% según la Norma UNI 7321-74, sobre una muestra plana, a 65^{o}C y después de 960 horas: no determinada debido al desgarro de la muestra. \end{minipage}

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Para alcanzar los valores adecuados de la resistencia a la formación de caminos conductores para la capa más externa, se han utilizado, también en este caso, cantidades notables de alúmina trihidratada, con una degradación consiguiente de las propiedades mecánicas.

A continuación se describirá un procedimiento de realización de estas cubiertas elásticas, señalando que hay disponibles diferentes procesos para conseguir una cubierta según la invención.

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Ejemplos de procesos para realizar una cubierta para una terminación

Ejemplo de proceso 1

En un primer ejemplo del proceso, la parte aislante elástica interior se obtiene por separado con respecto a la parte exterior contra la formación de caminos conductores, vulcanizándose y a continuación superponiéndose coaxialmente ambas partes después de una pequeña pre-expansión de la parte exterior. Finalmente, las partes se unen entre sí después de una interposición previa de una capa delgada, de un grosor de 2 mm ó menor, de caucho en bruto, a continuación el conjunto se vuelve a vulcanizar, por ejemplo, en una autoclave.

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Ejemplo de proceso 2

En un segundo ejemplo preferido, la parte aislada elástica se obtiene usando un molde en el cual se ha insertado el deflector semiconductor 670, obtenido previamente mediante moldeo; a continuación se lleva a cabo la inyección de la mezcla aislante seguida por una vulcanización de la misma.

Por medio de este procedimiento, se obtiene un cuerpo aislante que se adhiere adecuadamente al deflector y que resulta particularmente homogéneo en cuanto a sus propiedades eléctricas y mecánicas.

A continuación se obtiene el recubrimiento contra la formación de caminos conductores, el cual por comodidad se divide en dos partes principales: una parte P_{1} que comprende una sucesión regular de aletas preferentemente de tamaños alternos, y una parte P_{2} que recubre la parte aislante elástica y que tiene un diámetro mayor que la parte P_{1}, al mismo tiempo que está desprovista sustancialmente de aletas.

La parte P_{1} (con aletas) se obtiene directamente mediante moldeo o adaptando un proceso tal como el descrito en la solicitud de patente italiana n.º MI 96/A 001637.

Este proceso consta sustancialmente de dos grupos de actividad: fabricación de un bloque monolítico, que presenta un contorno tal que comprende la envolvente de un perfil final predeterminado con aletas P_{1}, y preferentemente mecanizado del bloque monolítico adaptado para realizar este perfil final predeterminado con aletas P_{1}.

En particular, a efectos de la presente invención, una persona experta en la materia reconocerá que hay disponibles varias técnicas para realizar un bloque monolítico; por ejemplo, en la Fig. 4 se muestran dos procesos alternativos posibles A y A' en forma de diagramas de flujo.

Haciendo referencia al proceso A, al principio, en la etapa 410, una extrusora alimentada adecuadamente con material polimérico reticulable contra la formación de caminos conductores, usando por ejemplo la mezcla contra la formación de caminos conductores descrita previamente, extruye un bloque monolítico de material que tiene un contorno predeterminado que comprende la envolvente del perfil final con aletas, preferentemente sobre un cilindro de soporte o directamente sobre el cuerpo de una terminación.

Alternativamente, en la misma etapa 410, la extrusora extruye una o más tiras de material polimérico contra la formación de caminos conductores, que pueda reticularse, de un grosor predeterminado, las cuales se enrollan en espiral, preferentemente sobre un cilindro de soporte o directamente sobre el cuerpo de una terminación, hasta que se alcance el tamaño del contorno predeterminado que comprende la envolvente del perfil final con aletas. El contorno así obtenido puede presentar diferentes defectos de superficie los cuales, sin embargo, no son peligrosos ya que se eliminarán durante la siguiente etapa de mecanizado B.

Cuando se ha completado la etapa de extrusión del bloque monolítico, en la etapa 415, el bloque extruído se vulcaniza en una autoclave, y en esta etapa tampoco se le da importancia a posibles defectos de la superficie. A continuación, se prosigue con la etapa de procesado final B que se describe a continuación.

Haciendo referencia a continuación al proceso A', en la etapa 450, en un molde se introduce un cilindro de soporte o directamente un cuerpo de una terminación. A continuación, en la etapa 460, el molde se alimenta subsiguientemente con un material polimérico reticulable contra la formación de caminos conductores. Este material se puede introducir en el molde por ejemplo, mediante inyección o de forma preferente directamente desde la extrusora.

Es importante observar que como la matriz está desprovista de cavidades profundas las cuales son necesarias para realizar aletas en el caso de moldes tradicionales, no son necesarios ni un material particularmente fluido ni un inyector específico para posibilitar el llenado de todo su volumen. Por esta razón, en este caso se evita la adopción de moldes de inyección complicados, mientras que al mismo tiempo se pueden seleccionar las mezclas más adecuadas desde el punto de vista de su comportamiento contra la formación de caminos conductores y de su coste, sin verse obligados a tener en cuenta su mayor o menor facilidad para ser moldeados. En estas condiciones, durante la etapa de moldeo, en el bloque se podrían producir defectos de superficie; no obstante, estos posibles defectos no son críticos ya que los mismos se eliminarán durante la etapa subsiguiente 580 que conlleva el procesado del bloque para realizar un perfil con aletas.

Una vez que se ha completado el llenado de la matriz del molde para obtener un bloque monolítico de un contorno inicial, este bloque, en la etapa 470, se vulcaniza dentro del molde. A continuación, después de extraer el bloque del molde, se produce una etapa de procesado final tal como se describe a continuación.

Haciendo referencia al diagrama de flujo de la Fig. 5, se describe el proceso de mecanizado final B del bloque monolítico vulcanizado, obteniéndose dicho bloque tanto por medio del proceso A como por medio del proceso A'. En la etapa 580, el bloque vulcanizado ajustado sobre la terminación o cilindro de soporte, se monta en un instrumento para el mecanizado final, tal como un torno o una amoladora. A continuación, en la etapa 585, se lleva a cabo la etapa de mecanizado de desbaste del bloque para aproximarse al perfil final con aletas. En relación con esto, debe señalarse que se puede usar cualquier opción de entre instrumentos cortantes, muelas abrasivas o cualquier otro instrumento capaz de eliminar del bloque partes de material. Durante esta etapa, se elimina aproximadamente entre el 70 y el 90% del material en exceso con respecto al perfil final predeterminado con aletas. Preferentemente se adoptan instrumentos de un tamaño mayor que en la siguiente etapa de acabado, realizados tanto con materiales metálicos como con materiales de hierro plástico.

En la etapa 590 comienza la etapa de acabado principal del bloque recién mecanizado por desbaste, eliminando aproximadamente entre el 30 y el 10% del material en exceso para obtener una camisa exterior de un perfil final predeterminado. También en este caso, se pueden utilizar instrumentos cortantes, muelas abrasivas o cualquier otro instrumento capaz de eliminar el material. Al llegar a la etapa 485 el proceso B se puede considerar como completado; no obstante, es preferible llevar a cabo por lo menos la primera de entre las dos etapas que se describen a continuación para obtener cubiertas elásticas mejor acabadas que por lo tanto ofrecerán unas mejores prestaciones durante su uso.

A continuación se prosigue con la etapa 595 en la cual se realiza un acabado superficial de la camisa exterior de un perfil con aletas por medio de instrumentos tales como muelas de grano fino (por ejemplo, de grano 400). También en este caso tiene lugar eliminación del material aunque esta eliminación en dicho caso no supera el 1% del material en exceso y por lo tanto no modifica sustancialmente el perfil obtenido en las operaciones anteriores. Finalmente, el proceso finaliza en la etapa 600 en la que se lleva a cabo una operación de pulido final sobre la camisa exterior con aletas, por ejemplo, por medio de una máquina convencional de lapeado.

La producción de lotes reducidos de perfiles específicos, por ejemplo, durante la experimentación, o de cuerpos de grandes dimensiones puede resultar más económica incluso en presencia de grandes cantidades de recortes de material, únicamente debido al hecho de que se evita la compra de moldes caros.

No obstante, en una forma de realización preferida, se establece el adelanto de la etapa 585 del proceso B, que se lleva a cabo en el proceso A después de la etapa de extrusión (etapa 410) y antes que la etapa de vulcanización en una autoclave (etapa 415). De esta manera, una vez que en la etapa 410 se ha realizado el bloque monolítico, por ejemplo, mediante el enrollado de una tira extruída de material polimérico, se prosigue hacia la etapa 585. Durante esta etapa tiene lugar el mecanizado de desbaste del bloque y tal como se ha descrito anteriormente, se elimina aproximadamente el 90% del material en exceso con respecto al perfil final predeterminado con aletas mediante instrumentos cortantes o muelas abrasivas. Es importante indicar que en este caso el material se elimina de forma ventajosa antes que la reticulación la cual únicamente tiene lugar en la siguiente etapa 415, permitiendo de este modo que el material de los recortes se pueda utilizar nuevamente y reduciendo considerablemente la cantidad del mismo.

Una vez que se ha completado la etapa 585, el bloque así mecanizado por desbaste se reticula mediante vulcanización en una autoclave en la etapa 415, finalizando de este modo el proceso. Cuando se va a ejecutar la etapa final de mecanizado, el bloque vulcanizado y mecanizado por desbaste se monta, tal como se ha indicado previamente, en el instrumento de procesado final, en la etapa 580 a la cual le sigue directamente la etapa 590 que conlleva el acabado final debido a que la etapa de mecanizado de desbaste 585 ya se ha completado. A continuación el proceso B avanza de la misma manera que la descrita anteriormente.

En otra forma de realización preferida, se establece también el adelanto de la secuencia de las etapas 585 y 590 del proceso B, de manera que en el proceso A estas etapas se llevan a cabo después de la etapa de extrusión (etapa 410) y antes que la etapa de vulcanización en una autoclave (etapa 415). De esta manera, una vez que en la etapa 410 se ha realizado el bloque monolítico mediante el enrollado de una tira extruída de material polimérico, el control pasa a la etapa 585. En esta etapa, tiene lugar el mecanizado de desbaste del bloque y mediante instrumentos cortantes y muelas abrasivas se elimina aproximadamente entre el 70 y el 90% del material en exceso con respecto al perfil final predeterminado con aletas. Subsiguientemente se lleva a cabo la etapa de acabado final (etapa 590) mediante la eliminación de aproximadamente entre el 30 y el 10% del material en exceso. Es importante indicar que en este caso el material se elimina de forma ventajosa antes de ser reticulado, teniendo lugar dicha operación solamente en la etapa subsiguiente 415, con lo cual se posibilita que el material de los recortes se utilice nuevamente y que se reduzca su cantidad. No obstante, las operaciones subsiguientes del proceso resultan más críticas por cuanto el perfil predeterminado no se ha estabilizado por vulcanización, no habiéndose llevado a cabo todavía dicha operación, y por lo tanto está más sujeto a modificaciones accidentales que no se pueden corregir en las siguientes etapas de procesado.

Una vez que se ha completado la etapa 590, el bloque así acabado se reticula mediante vulcanización en una autoclave, en la etapa 415, de manera que el proceso A finaliza. Al pasar a la etapa de mecanizado final, el bloque vulcanizado y acabado se monta, tal como se ha descrito anteriormente, en el instrumento de procesado final, en la etapa 580; a esta etapa le sigue directamente una etapa de acabado superficial (etapa 595) debido a que las etapas 585 y 590 ya se han completado. A continuación, el proceso B avanza de la misma manera que la descrita anteriormente.

Una vez que se ha obtenido la parte con aletas P_{1}, la misma se une a la parte aislante elástica correspondiente, preferentemente con la interposición entre las dos partes de una o más capas de caucho en bruto en forma de cintas pequeñas (por ejemplo, 5 x 0,5 mm), para conectar los dos cuerpos a unir conjuntamente por medio de una pequeña interferencia, preferentemente de entre el 2 y el 5%.

Efectuando la vulcanización a presión, por ejemplo, en una autoclave, de la capa de caucho en bruto (la cual se puede realizar indistintamente con una mezcla contra la formación de caminos conductores o una mezcla aislante elástica adoptando formulaciones como las descritas, por ejemplo, en el ejemplo 1), se consigue una adherencia adecuada entre los dos cuerpos.

La parte P_{2} de la cubierta contra la formación de caminos conductores se puede obtener de la misma manera. Preferentemente, la parte P_{2} se realiza mediante el uso de una hoja preformada de una mezcla, en bruto, contra la formación de caminos conductores, la cual se enrolla alrededor de la parte elástica correspondiente a la cual se va a unir.

También en este caso, la vulcanización, por ejemplo, en una autoclave, de la capa contra la formación de caminos conductores consigue igualmente la adherencia de la misma a la parte aislante elástica correspondiente y a la parte P_{1} previamente dispuesta y unida.

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Ejemplo de proceso 3

En un tercer ejemplo preferido, en primer lugar se obtiene el conjunto completo que forma la cubierta contra la formación de caminos conductores, realizando, por ejemplo, un bloque monolítico cuyo contorno comprende la envolvente del perfil final predeterminado (P_{1} + P_{2}).

Este bloque se usa como "recipiente" para la siguiente inyección coaxial de la mezcla aislante elástica, tras la inserción del deflector 670, realizado previamente.

Subsiguientemente, se lleva a cabo la reticulación de la mezcla aislante elástica, por ejemplo, en una autoclave, de manera que en este caso se consigue no solamente una excelente adherencia entre las dos calidades de mezcla y el deflector, sino también un cuerpo final particularmente uniforme y homogéneo en términos de propiedades eléctricas y mecánicas del mismo.

Se prosigue con el procesado para obtener el perfil final predeterminado tal como se ha descrito previamente en referencia a la solicitud de patente italiana n.º MI 96/A 001637.

La ventaja principal del tercer ejemplo de proceso consiste en la simplificación de las operaciones a llevar a cabo (prescindiendo, por ejemplo, de la presencia de las cintas de caucho bruto) y en la eliminación del molde que en los otros ejemplos del proceso era necesario para obtener la parte aislante elástica.

Finalmente, a través de procedimientos conocidos, como el descrito en la patente europea n.º 368 236 por ejemplo, se lleva a cabo la pre-expansión de la terminación completada sobre un tubo de soporte.

Preferentemente, la capa interior y la capa exterior se unen entre sí de una manera bidireccional, por ejemplo, adoptando las técnicas antes descritas, para provocar la transmisión de la recuperación elástica de la capa interior hacia la capa exterior permitiendo de este modo que la estructura presente la consistencia necesaria.

En el caso de que la naturaleza de las dimensiones y los materiales usados para las capas interior y exterior y la interferencia de montaje correspondiente sea tal que se provoquen una expansión reducida de la capa exterior y una correspondiente recuperación elástica suficiente de la misma, el grado de reticulación entre las capas exterior e interior se puede reducir de forma correspondiente o incluso eliminar.

Aunque se ha descrito la aplicación de la presente invención solamente a un componente con requisitos de tipo mecánico y eléctrico/ambiental, una persona con conocimientos habituales en la materia entenderá que la presente invención se aplica a todos los casos en los que se disponga de un componente en el cual estén presentes dos o más requisitos incompatibles entre sí los cuales se puedan cumplir todos ellos por separado atribuyéndolos a 2 ó más capas asociadas del componente.

Claims

1. Cubierta elástica tubular para componentes eléctricos, que comprende una capa aislante interior (10, 680) y una capa aislante exterior (20, 30, 660), mutuamente coaxiales, superpuestas y unidas entre sí, realizadas con mezclas de materiales poliméricos reticulados, caracterizada por el hecho de que:

-: la capa aislante interior (10, 680) es pre-expansible en por lo menos un 20% de su diámetro interior;

-: la capa aislante interior (10, 680) durante el uso mantiene una interferencia de por lo menos el 10%;

-: la capa aislante exterior (20, 30, 660) tiene una resistencia a la formación de caminos conductores de por lo menos la clase 2.5 (IEC-587); y

-: la capa aislante exterior (20, 30, 660) tiene una resistencia a la radiación, medida con una lámpara de arco de Xenón que tiene una potencia de 6.500 W a una distancia de 48 cm durante por lo menos 2.500 horas.

2. Cubierta elástica según la reivindicación 1, en la cual la capa aislante interior (10, 680) tiene una rigidez dieléctrica de por lo menos 15 kV/mm.

3. Cubierta elástica según la reivindicación 2, en la cual dicha capa exterior (30, 660) tiene un perfil predeterminado con aletas.

4. Cubierta elástica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la capa interior (10, 680) durante el uso mantiene una interferencia de por lo menos el 25%.

5. Cubierta elástica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la capa interior (10, 680) es pre-expansible en por lo menos el 50%.

6. Cubierta elástica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la capa interior (10, 680) acciona una recuperación elástica de la capa exterior.

7. Terminación para cables eléctricos caracterizada por el hecho de que dicha terminación comprende una cubierta elástica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

8. Componente eléctrico que comprende un elemento central eléctrico sustancialmente cilíndrico (605) y una cubierta aislante elástica (730), según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, ajustada sobre el mismo, caracterizado por el hecho de que dicha cubierta (730) está en un estado de interferencia de por lo menos el 25% y por el hecho de que, después de una exposición correspondiente a una exposición en el exterior a un alto voltaje de por lo menos 60 kV, durante un tiempo correspondiente al tiempo de vida mínimo predeterminado del componente eléctrico, dicha cubierta presenta una erosión de la superficie menor que el 10% del grosor total, en el cual dicha cubierta (730) comprende dos capas (680, 660) de materiales elastoméricos diferentes.

9. Componente eléctrico según la reivindicación 8, en el cual dicha cubierta (730) está en un estado de interferencia de por lo menos el 25% después de mantenerse durante un periodo de tiempo predeterminado en un almacén bajo una condición de expansión de por lo menos el 50%.

10. Procedimiento para cubrir un elemento eléctrico (605) que comprende las siguientes etapas:

-: se aplica una primera capa tubular aislante (680) a dicho elemento eléctrico, siendo pre-expansible dicha primera capa tubular aislante (680) en por lo menos el 20% de su diámetro interior y manteniendo durante el uso una interferencia de por lo menos el 10%; y

-: se aplica una segunda capa tubular aislante (660) coaxial con la primera y externa a dicho elemento eléctrico (605), presentando dicha segunda capa aislante (20, 30, 660) una resistencia a la formación de caminos conductores de por lo menos la clase 2.5 (IEC-587) y una resistencia a la radiación, medida con una lámpara de arco de Xenón que tiene una potencia de 6.500 W a una distancia de 48 cm durante por lo menos 2.500 horas.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el cual las etapas en las que se aplica una primera (680) y una segunda (660) capa a dicho elemento eléctrico (605) comprenden las siguientes etapas:

-: se disponen dicha primera capa (680) y dicha segunda capa (660) de forma coaxial con respecto a la primera capa y externa a la misma, sobre un primer soporte extraíble (710);

-: se ajusta, en dicho soporte extraíble, dichas primera y segunda capas sobre dicho elemento eléctrico;

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-: se extrae dicho soporte extraíble consiguiendo que dichas primera y segunda capas se abatan radialmente hacia dicho elemento eléctrico.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el cual dicha segunda capa (660) comprende un perfil predeterminado con aletas.

13. Procedimiento de fabricación de un cuerpo de cubierta (1, 2, 3, 730) para componentes eléctricos según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas:

-: se realiza una primera capa aislante (10, 680) de un material polimérico reticulable;

-: se realiza una segunda capa aislante (20, 30, 660) coaxial con la primera capa y externa a la misma en un material polimérico reticulable diferente;

-: se vulcaniza por lo menos una de entre dichas primera y segunda capas (10, 680, 20, 30, 660).

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el cual dicha primera capa (10, 680) y dicha segunda capa (20, 30, 660) se fabrican y vulcanizan por separado y a continuación se superponen coaxialmente una sobre otra y se unen entre sí.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el cual dichas primera (10, 680) y segunda capas (20, 30, 660) se unen entre sí interponiendo entre ellas una capa adhesiva.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el cual dicha capa adhesiva comprende una capa de caucho en bruto reticulable o una cola adhesiva.

17. Procedimiento según la reivindicación 13, en el cual: en primer lugar se realiza la segunda capa exterior (20, 30, 660) y a continuación la misma se vulcaniza; subsiguientemente el material usado para realizar la primera capa (10, 680) se transfiere al interior de la segunda capa vulcanizada; después de esto se vulcaniza también la primera capa, de manera que la misma se une a la segunda capa.

18. Procedimiento según la reivindicación 13, en el cual la primera capa (10, 680) se realiza mediante moldeo, mientras que la segunda capa (20, 30, 660) se forma con dos partes independientes, vulcanizándose por lo menos una de ellas antes de disponerla externamente de forma coaxial con respecto a la primera capa.

19. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 18, en el cual dicho perfil predeterminado se forma sobre la superficie exterior de dicha segunda capa (20, 30, 660) mediante una operación que implica la eliminación de partes del material.