ES2290773T3 - Junta termorretractil. - Google Patents
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Abstract
Una junta termorretráctil para un cable de energía eléctrica que comprende un manguito u otro artículo hueco (10) que tiene una capa interior (11) elastomérica eléctricamente aislante, una capa exterior (13) eléctricamente conductora y, entre las capas interior y exterior, una capa intermedia (12) termoplástica que puede reblandecerse por aplicación de calor a dicho manguito o artículo (10) a fin de causar y / o permitir la contracción dimensional de la misma, siendo dicho manguito (10) de construcción tubular de una sola pieza, y la junta se caracteriza porque la capa intermedia termoplástica (12) es lo bastante rígida para retener la capa interior (11) en un estado radialmente expandido antes de la contracción con lo que la capa intermedia termoplástica (12) actúa para retener la capa interior elastomérica (11), y porque el espesor de la capa exterior (13) es inferior al 50%, de preferencia inferior al 25%, y más de preferencia inferior al 12, 5%, del espesor de la capa intermedia termoplástica (12).
Description
Junta termorretráctil.
La presente invención se refiere a una junta
termorretráctil para un cable de energía eléctrica, en particular
un cable de energía de media tensión que funcione a voltajes
típicamente entre 12 Kv y 42 Kv inclusive.
Las juntas termorretráctiles para cables
eléctricos utilizan tecnología polimérica termorretráctil para
aportar uno o más manguitos térmicamente contraíbles dotados de las
características eléctricas adecuadas que se contraen en posición
alrededor de los extremos de cables que se han conectado
eléctricamente entre sí. Existen dos tipos principales de juntas
termorretráctiles para cables eléctricos actualmente en uso para
cables de corriente eléctrica de media tensión (MV).
Un primer tipo de junta, como se muestran en las
ilustraciones adjuntas 1a y 1b, consta de un sistema de dos piezas
que utiliza únicamente materiales termorretráctiles para aportar dos
manguitos térmicamente contraíbles que aportan respectivamente
aislamiento y la capa exterior conductora requerida para la junta.
Un manguito sólo aislante 1 se instala primero alrededor de la
juntura del cable. Un segundo manguito 2 de doble capa con una capa
exterior conductora 3 y una capa interior aislante 4 se instala a
continuación encima del primer manguito 1 para aportar una capa
aislante más gruesa 4 y la capa exterior conductora requerida 3.
Esta junta está limitada por el hecho de que no
es práctico fabricar manguitos que comprendan una capa gruesa de
material termoplástico termorretráctil, debido tanto a la dificultad
de su fabricación como al problema que plantea calentar todo el
espesor de pared de un tubo grueso en medida suficiente para
contraerlo sin sobrecalentar la superficie exterior hasta tal punto
que sufra daños. Esto significa que el espesor de pared máximo del
material aislante es limitado, lo que hace necesario utilizar
múltiples manguitos aislantes 1 para conseguir el grosor de
aislamiento requerido. Típicamente se necesitan dos de tales
manguitos para cables eléctricos que funcionen a tensiones de hasta
aproximadamente 24 Kv. Sin embargo, si la tensión de funcionamiento
de la junta debe ser superior, se necesitan tres o más manguitos
aislantes. El uso de múltiples manguitos, no obstante, causa sus
propios problemas, no sólo porque la instalación es prolongada, sino
también porque el creciente número de interfaces entre los
múltiples manguitos 1 puede conducir a problemas eléctricos debido
al aire atrapado, la contaminación de la junta y similares.
El segundo tipo de junta, como se muestra en la
figura 2, comprende una junta aislante 5 elastomérica de una sola
pieza, en la que una capa exterior 6 conductora y termorretráctil se
utiliza como mecanismo de retención para una capa interior 7
elastomérica aislante. La capa interior aislante 7 ejerce una fuerza
elástica para contraer la juntura 5 pero se lo impide la capa
exterior 6 conductora termorretráctil que se mantiene rígida hasta
que es calentada.
Este segundo tipo de junta evita los problemas
creados por el uso de múltiples manguitos sustituyendo el manguito
interior aislante termoplástico por una capa elástica 7 que puede
contraerse sin necesidad de calor. Esta capa elástica 7 es retenida
en una forma expandida por la capa exterior 6 conductora rígida que
impide que la junta 5 se contraiga hasta que se calienta la capa 6
durante la instalación. Sin embargo, este sistema presenta dos
problemas principales. Primero, la capa interior 7 elastomérica se
contrae más lentamente que los materiales termorretráctiles
utilizados en el primer sistema. Segundo, como la capa elástica 7 no
es rígida, el único mecanismo que impide que se contraiga antes de
la instalación es la capa exterior 6 rígida y conductora. Esto
significa que la capa exterior 6 suele ser más gruesa de lo que de
otro modo sería necesario por razones eléctricas, lo que añade
materiales y por tanto costes al
producto.
producto.
Se conoce por Resúmenes de Patentes Japonesas
vol. 1998, nº 01/30 enero 1998 y por
JP-A-09 238423 una junta
termorretráctil en forma de un artículo tubular. El artículo tubular
comprende capas exterior e interior unidas, ambas de las cuales se
contraen al calentarse. El grado de contracción de la capa interior
es, debido a la composición de las capas, mayor que el de la capa
exterior.
Puesto que las dos capas laminadas de este
artículo son termocontraíbles, se cree que sufren inconvenientes
similares al artículo de las figuras 1a y 1b.
En otro arreglo descrito en las mencionadas
publicaciones, se aporta una construcción de tres capas. Las tres
capas son termocontraíbles en cierto grado. En consecuencia, existe
el riesgo de sobrecalentar la capa más exterior para provocar la
contracción de la capa más interior.
El objeto de la presente invención es aportar
una junta termorretráctil para un cable de energía eléctrica que
supere o mitigue sustancialmente los mencionados problemas de los
sistemas de empalme convencionales.
Según la presente invención, se aporta una junta
termorretráctil para un cable de energía eléctrica que comprende un
manguito u otro artículo hueco que tiene una capa interior
elastomérica eléctricamente aislante, una capa exterior
eléctricamente conductora y, entre las capas interior y exterior,
una capa intermedia termoplástica que puede reblandecerse por
aplicación de calor a dicho manguito o artículo a fin de causar y /
o permitir la contracción dimensional de la misma, siendo dicho
manguito de construcción tubular de una sola pieza, y la junta se
caracteriza porque la capa intermedia termoplástica es lo bastante
rígida para retener la capa interior en un estado radialmente
expandido antes de la contracción con lo que la capa intermedia
termoplástica actúa para retener la capa interior elastomérica, y
porque el espesor de la capa exterior es inferior al 50%, de
preferencia inferior al 25%, y más de preferencia inferior al 12,5%,
del espesor de la capa intermedia termoplástica.
Cuando se utiliza con la capa interior
elastomérica preferida, el reblandecimiento de la capa intermedia
por aplicación de calor puede permitir que la fuerza de contracción
elastomérica de la capa interior expandida encoja el manguito o
artículo. A menudo será preferible que la propia capa intermedia sea
termorretráctil para causar o contribuir a la contracción
dimensional del manguito o artículo. En consecuencia, la capa
intermedia puede estar hecha de materiales termoplásticos
termorretráctiles conocidos per se, por ejemplo poliolefinas
semicristalinas o copolímeros de olefinas, que son bien conocidos y
no necesitan mayor explicación para las personas familiarizadas con
la tecnología de polímeros termorretráctiles. Los agentes
reticulantes habituales y otros aditivos, por ejemplo tintes,
rellenos o antioxidantes, pueden incluirse opcionalmente en las tres
capas en las cantidades habituales conocidas per se.
La capa exterior conductora del manguito o
artículo de preferencia está formada de un material polimérico, por
ejemplo los termoplásticos antes mencionados, que contenga
cantidades apropiadas de negros de carbón conductores y/o otros
rellenos adecuados eléctricamente conductores, como los conocidos
per se.
Ejemplos de composiciones adecuadas para las
tres capas de artículos según la presente invención incluyen los
siguientes, utilizando materiales conocidos de los tipos indicados
en proporciones por peso seleccionadas en los rangos especificados
para sumar 100%.
60 - 70% por peso EVA (copolímero de
etileno/acetato de. vinilo)
10 - 20% por peso HDPE (polietileno de alta
densidad)
15 - 25% por peso Negro de carbón conductor
1 - 2% por peso Antioxidante de aminas
aromáticas
\vskip1.000000\baselineskip
60 - 70% por peso LLDPE (Polietileno lineal de
baja densidad)
30 - 40% Relleno
1 - 2% Estabilizador
\vskip1.000000\baselineskip
40 - 40% por peso EPDM (Caucho
etileno-propileno-dieno
monómero)
10 - 20% por peso PIB (Poliisobutileno)
25 - 40% Relleno
2 - 5% por peso Ayudas de proceso
3 - 7% por peso Estabilizadores
3 - 5% por peso Agente reticulante
\vskip1.000000\baselineskip
De preferencia el manguito o artículo de tres
capas de la junta según esta invención es de construcción tubular
de una sola pieza. El término "tubular" se utiliza para indicar
un artículo hueco y alargado, que puede ser un manguito
sustancialmente recto de sección transversal sustancialmente redonda
u ovalada, pero no necesariamente se limita a ningún perfil
longitudinal determinado ni a una uniformidad de dimensiones
transversales.
El manguito o artículo, especialmente manguitos
con una sección transversal de forma regular, pueden producirse
eficientemente por extrusión. Sin embargo, no se excluyen moldeados
en capas y a menudo serán preferibles para artículos de forma más
compleja.
Puesto que la capa intermedia termoplástica es
sustancialmente rígida antes de su contracción y por tanto en
condiciones de almacenamiento, el espesor de la capa exterior
conductora puede ser menor en comparación con los productos
anteriormente conocidos. Esto es así porque la capa exterior
conductora sólo tiene que realizar una función eléctrica y ya no se
requiere que aporte también el mecanismo de retención, que es
aportado de manera independiente por la capa intermedia. Además,
como la capa intermedia no necesita soportar la elevada carga de
relleno eléctricamente conductor requerido en la capa exterior,
puede conseguirse un comportamiento de retención adecuado con una
capa intermedia relativamente delgada. Asimismo, una capa intermedia
aislante puede utilizarse para contribuir el espesor total de
aislamiento, permitiendo así una reducción del grosor de la capa
interior aislante. Con el aislamiento interior elastomérico de
preferencia, la reducción del espesor reduce la fuerza de
contracción elastomérica que la capa intermedia de retención debe
soportar durante el almacenamiento, reduciendo aún más el espesor
de retención. Algunas de estas reducciones o todas ellas puede
utilizarse en consecuencia para aportar un manguito o artículo cuyo
espesor total de pared es significativamente menor que el de juntas
anteriormente conocidas, reduciendo así de una manera ventajosa el
volumen y el peso, y, cosa importante, permitiendo que el calor
penetre más rápidamente y produzca una contracción más rápida, lo
que representa una ventaja considerable en el uso comercial de la
junta según la presente invención.
A continuación se describe la presente invención
a modo de ejemplo con referencia a las ilustraciones adjuntas, en
las que
las figuras 1a y 1b son respectivamente vistas
en sección transversal de las piezas de una primera junta
termorretráctil convencional de dos piezas como se ha descrito
antes;
la figura 2 es una vista en sección transversal
de una segunda junta termorretráctil convencional de una pieza,
también como se ha descrito antes; y
la figura 3 es una vista en sección transversal
de una junta termorretráctil según la presente invención.
Una junta termorretráctil como se muestra en la
figura 3 comprende un manguito 10 en forma de una extrusión tubular
de una sola pieza que está compuesta por tres capas radiales
coaxiales, 11, 12 y 13. La capa interior 11 comprende una capa
eléctricamente aislante compuesta de un material elastomérico. La
capa exterior 13 es delgada y está hecha de un material conductor.
Entre las capas interior y exterior 11 y 13 hay una capa intermedia
12 termoplástica rígida. La capa intermedia 12 se contrae mediante
la aplicación de calor a la misma y por tanto, antes de la
instalación de la junta 10, actúa como medio de retención para
mantener la capa interior 11 elastomérica en un estado de expansión
radial. Además, la capa intermedia 12 de preferencia está compuesta
por un material eléctricamente aislante que aporta la ventaja de que
la capa interior aislante 11 puede ser más delgada de lo que de
otro modo sería el caso.
Como se ha mencionado antes, puesto que la capa
intermedia termoplástica 12 es rígida antes de su contracción y por
tanto durante el almacenamiento, el espesor de la capa exterior
conductora puede ser más delgado, por ejemplo de 0,5 mm, en
comparación con los 4 mm de la técnica anterior antes descrita. La
capa intermedia puede aportar un comportamiento de retención
adecuado con un grosor de sólo 5 mm, lo que permite una reducción en
el grosor de la capa interior elastomérica, por ejemplo de los 11
mm anteriormente conocidos a solamente 6 mm, manteniendo así un
espesor aislante total de 11 mm. El grosor de pared resultante de
las tres capas combinadas puede ser, por tanto, de sólo 11,5 mm,
que es significativamente menos que el grosor total de 15 mm de los
manguitos anteriormente conocidos provistos de una capa de doble
función conductora y de retención.
Otra ventaja se debe al hecho de que, como la
capa aislante de la junta 10 está compuesta por la capa interior 11
y la capa intermedia 12, la capa intermedia 12 no necesita tener
paredes gruesas como en la técnica anterior ya descrita con
referencia a la figura 1b. Esto significa que un solo manguito
tubular puede utilizarse como junta incluso para cables eléctricos
que funcionen a tensiones más altas sin necesidad de utilizar
múltiples manguitos.
Asimismo, como la capa intermedia termoplástica
12 puede instalarse con mayor rapidez que el material elastomérico
aislante, la sustitución de parte del material elastomérico por un
material aislante termoplástico en la capa intermedia 12 de la
presente invención mejora la velocidad de contracción de la junta en
comparación con la técnica anterior.
Se advertirá pues que la junta de la invención
comprende una junta híbrida que combina capas termoplásticas y
elastoméricas para mitigar los inconvenientes de los manguitos junta
puramente elastoméricos y los de las juntas elastoméricas que sólo
constan de dos capas.
En vista de las ventajas mencionadas, se estima
que habrá mejoras potenciales en la velocidad de instalación de
aproximadamente un 30%, quizás de hasta un 50%, en comparación con
la junta aislante elastomérica 5 descrita con referencia a la
figura 2. Asimismo, una junta 10 de un solo manguito según la
presente invención debería ser suficiente para cables de energía
eléctrica que funcionen a tensiones entre 12 Kv y 42 Kv inclusive,
en comparación con los arreglos de múltiples manguitos necesarios
para las juntas 1, 2 sólo termorretráctiles descritas con
referencia a las figuras 1a y 1b.
Claims (4)
1. Una junta termorretráctil para un cable de
energía eléctrica que comprende un manguito u otro artículo hueco
(10) que tiene una capa interior (11) elastomérica eléctricamente
aislante, una capa exterior (13) eléctricamente conductora y, entre
las capas interior y exterior, una capa intermedia (12)
termoplástica que puede reblandecerse por aplicación de calor a
dicho manguito o artículo (10) a fin de causar y / o permitir la
contracción dimensional de la misma, siendo dicho manguito (10) de
construcción tubular de una sola pieza, y la junta se
caracteriza porque la capa intermedia termoplástica (12) es
lo bastante rígida para retener la capa interior (11) en un estado
radialmente expandido antes de la contracción con lo que la capa
intermedia termoplástica (12) actúa para retener la capa interior
elastomérica (11), y porque el espesor de la capa exterior (13) es
inferior al 50%, de preferencia inferior al 25%, y más de
preferencia inferior al 12,5%, del espesor de la capa intermedia
termoplástica (12).
2. Una junta como la reivindicada en la
reivindicación 1, caracterizada porque la capa intermedia
(12) comprende una capa eléctricamente aislante.
3. Una junta como la reivindicada en la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque
dicho manguito (10) es un manguito extruído.
4. Una junta como la reivindicada en cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque dicho
manguito o artículo hueco es un manguito o artículo hueco
moldeado.
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