BR112016008189B1

BR112016008189B1 - Cabo de energia, e, método para extrair subprodutos de reticulação de uma camada eletricamente isolante reticulada

Info

Publication number: BR112016008189B1
Application number: BR112016008189-7A
Authority: BR
Inventors: Rodolfo Sica; Pietro Anelli
Original assignee: Prysmian S.P.A.
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2021-07-27
Also published as: AU2013403618B2; US20160268018A1; BR112016008189A2; US10325694B2; ES2714526T3; DK3033753T3; NZ718260A; AR098144A1; CN105723470B; EP3033753B1; WO2015059520A1; EP3033753A1; AU2013403618A1; CN105723470A

Abstract

a presente invenção refere-se a um cabo de energia compreendendo pelo menos um núcleo do cabo compreendendo um condutor elétrico, uma camada eletricamente isolante reticulada e partículas de zeólito colocadas no núcleo do cabo. as partículas de zeólito são capazes de extrair e absorver, de maneira muito eficiente e irreversivelmente, os subprodutos derivados da reação de reticulação, de modo a evitar acúmulo de carga espacial no material isolante durante a vida útil do cabo. ainda mais, a presente invenção refere-se a um método para extrair subprodutos de reticulação de uma camada eletricamente isolante reticulada de um núcleo do cabo de energia, que compreende fabricar o núcleo do cabo de energia compreendendo partículas de zeólito, aquecer o núcleo do cabo de energia até uma temperatura causando migração dos subprodutos de reticulação, a partir da camada eletricamente isolante reticulada; e então colocar uma tela metálica em torno do núcleo do cabo de energia. as partículas de zeólito absorvem de maneira substancialmente irreversível alguns dos subprodutos de reticulação durante a etapa de aquecimento, enquanto uma fração de subprodutos de reticulação que é gasosa a temperatura ambiente, tal como metano, ou que apresenta um baixo pondo de ebulição, é eliminada fazendo com que esta se difunda para fora do núcleo do cabo.

Description

DESCRIÇÃO Fundamentos da invenção

[001] A presente invenção refere-se a um cabo de energia apresentando uma camada eletricamente isolante reticulada e a um método para extrair o reticulado desta por meio de produtos.

[002] Cabos para transportar energia elétrica geralmente incluem pelo menos um núcleo de cabo. O núcleo de cabo é usualmente formado por pelo menos um condutor sequencialmente coberto por uma camada polimérica interna apresentando propriedades semicondutoras, uma camada polimérica intermediária tendo propriedades semicondutoras. Cabos para conduzir energia elétrica de média ou alta tensão geralmente incluem pelo menos um núcleo de cabo rodeado por pelo menos uma camada de tela, tipicamente feita de metal ou de metal e material polimérico. A camada de tela pode ser feita na forma de fios (trançados) ou uma fita enrolada helicoidalmente em torno do núcleo do cabo ou uma folha enrolada longitudinalmente em torno do núcleo do cabo.

[003] As camadas poliméricas em torno do condutor são comumente constituídas de um polímero reticulado baseado em poliolefina, em particular polietileno reticulado (XLPE) ou etileno/propileno elastomérico (EPR) ou copolímeros de etileno/propileno/dieno (EPDM) também reticulados, conforme divulgado, por exemplo, em WO 98/52197. A etapa de reticulado, realizada após extrusão do material polimérico no condutor, dá ao material propriedades mecânicas e elétrica satisfatórias, mesmo sob altas temperaturas, durante o uso convencional e com sobrecarga de corrente.

[004] O processo de reticulação de materiais de poliolefina, particularmente polietileno (XLPE), requer adição ao material polimérico de um reagente de reticulação, usualmente um peróxido orgânico, e subsequente aquecimento a uma temperatura para causar clivagem do peróxido e reação. Subprodutos são formados principalmente derivando da decomposição do peróxido orgânico. Na presença de um campo elétrico contínuos, tais subprodutos, sendo aprisionados dentro do material reticulado, causam um acúmulo de cargas espaciais que pode provocar descargas elétricas e eventualmente perfuração do isolamento, particularmente em cabos de energia de corrente contínua (CC). Por exemplo, peróxido de dicumila, o agente de reticulação mais comum usado para isolamento de cabo forma metano (subproduto leve) e subprodutos pesados, principalmente acetofenona e álcool dicumílico. O metano pode ser eliminado do núcleo do cabo com um processo de desgaseificação a uma temperatura relativamente baixa (cerca de 70OC), enquanto a cetofenona e álcool dicumílico podem ser removidos somente submetendo o núcleo do cabo a um processo de desgaseificação prolongado, a uma temperatura adequada para causar migração dos subprodutos (usualmente cerca de 70)°C^80)°C) e evaporação subsequente de 15 dias a cerca de 2 meses, dependendo das dimensões do cabo, e não pode ser realizado continuamente mas somente por lotes em grandes dispositivos de desgaseificação que podem abrigar um dado comprimento de cabo. Isto aumenta em grande extensão o tempo e custos de produção de cabos de energia CC.

[005] Na US 2010/0314022, é descrito um processo para produzir um cabo CC isolado com um sistema de isolamento elétrico baseado em polímero extrudado, compreendendo uma composição de polímero combinado, preferivelmente uma composição de polietileno combinado; opcionalmente, reticulando a composição do polímero; e finalmente expondo o sistema de isolamento baseado em polímero a um procedimento de tratamento por calor, enquanto a superfície externa do sistema de isolamento baseado em polímero está coberta por uma cobertura impermeável para pelo menos uma substância presente no sistema de isolamento baseado em polímero, em uma distribuição não homogênea equalizando deste modo a concentração de pelo menos uma substancialmente no sistema de isolamento baseado em polímero. A pelo menos uma substância compreende tipicamente subprodutos de reticulação e vários aditivos, que tipicamente aumentam a condutividade do material. Preferivelmente, uma lâmina metálica fina ou similar é enrolada em torno da bobina do cabo CC. Alternativamente, a cobertura impermeável pode ser a tela metálica ou cobertura externa ou revestimento arranjado fora da tela metálica. O efeito global de tal processo é o de equalizar tanto quanto possível a concentração de subprodutos de reticulação dentro da camada isolante que, entretanto, não são removidos do núcleo do cabo.

[006] JP 64-024308 refere-se a um cabo de alimentação CC provido de uma camada amortecedora de carga espacial colocada entre a camada semicondutora interna e a camada isolante ou entre a camada semicondutora externa e a camada isolante, a camada amortecedora de carga espacial sendo formada por um copolímero de etileno com um monômero aromático, por exemplo, estireno, em uma quantidade de 0,01 a 2 mol% por 1 mol de etileno. Devido ao efeito de ressonância do anel de benzeno do monômero aromático, a energia dos elétrons vizinhos é absorvida e a formação de carga espacial é evitada e, em adição, é possível melhorar a rigidez dielétrica do polímero base.

[007] JP 02-253513 refere-se a um cabo de isolamento de polietileno reticulado que deveria evitar a degradação oxidativa causada pelo contato com o oxigênio e deveria habilitar a operação contínua em altas temperaturas. Como subproduto do peróxido orgânico, o álcool cumílico suporta degradação para formar α-metilestireno e água. A degradação do álcool cumílico é acelerada na presença do oxigênio. A umidade que é formada pela degradação acima pode causar o aparecimento de lacunas e arborescência elétrica com consequente degradação do material isolante. Para evitar tais deficiências, um material plástico contendo um absorvente de oxigênio é arranjado na parte central da camada semicondutora externa do condutor. Um absorvente de oxigênio, um desoxidante pode ser usado, tal como um produto disponível comercialmente conhecido como Ageless, da Mitsubishi Gas Chemical Co., que é formado por óxido de ferro/cloreto de potássio.

Sumário da invenção

[008] Deparou-se com o problema de eliminar a alta temperatura, processo de desgaseificação de longa duração dos núcleos do cabo de energia apresentando uma camada isolante reticulada ou pelo menos reduzir a temperatura e/ou duração do mesmo, de modo a aumentar a produtividade e reduzir custos de fabricação. A meta acima deveria ser alcançada sem aumentar a complexidade da produção do cabo e, naturalmente sem quaisquer efeitos prejudiciais no desempenho do cabo, mesmo após muitos anos de instalação.

[009] O problema acima e outros que aparecerão mais claramente a partir da descrição a seguir, podem ser resolvidos provendo o núcleo do cabo com partículas de zeólito colocadas na vizinhança da camada isolante reticulada, mais especificamente no núcleo do cabo, por exemplo, dentro do condutor do cabo e/ou na camada semicondutora externa. As partículas de zeólito são capazes de extrair e absorver, muito eficientemente e irreversivelmente, os subprodutos derivados da reação de reticulação, de modo a evitar acúmulo de carga espacial no material isolante durante a vida útil do cabo.

[0010] Portanto, de acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção relaciona-se a um cabo de energia compreendendo pelo menos um núcleo de cabo compreendendo um condutor elétrico, um a camada eletricamente isolante reticulada e partículas de zeólito colocadas no núcleo do cabo.

[0011] De acordo com o segundo aspecto, a presente invenção refere- se a um método para extrair subprodutos de reticulação de uma camada eletricamente isolante reticulada de um núcleo de cabo de energia, dito método compreendendo os seguintes estágios sequenciais: fabricar um núcleo de cabo de energia compreendendo um condutor elétrico, uma camada eletricamente isolante reticulada contendo subprodutos de reticulação e partículas de zeólito; aquecer o núcleo do cabo de energia até uma temperatura causando migração dos subprodutos de reticulação da camada eletricamente isolante reticulada; e então colocar uma tela metálica em torno do núcleo do cabo de energia.

[0012] A etapa de aquecimento do método da invenção faz com que pelo menos uma fração dos subprodutos de reticulação seja substancialmente absorvida irreversivelmente pelas partículas de zeólito, enquanto outras frações se difundem fora do núcleo do cabo.

[0013] Em particular, as partículas de zeólito absorvem de modo substancialmente irreversível alguns dos subprodutos de reticulação durante a etapa de aquecimento. Durante a etapa de aquecimento, uma fração dos subprodutos de reticulação que é gasosa à temperatura ambiente, tal como metano, ou que tem um baixo ponto de ebulição, é eliminada fazendo com que estes se difundam para fora do núcleo do cabo. Preferivelmente, a etapa de aquecimento é realizada a uma temperatura de 70oC a 80oC por um tempo de 7 a 15 dias. A presença de partículas de zeólito na vizinhança da camada eletricamente isolante reticulada evita estender o procedimento de desgaseificação por um tempo mais longo (usualmente de 15 a 30 dias), para remover subprodutos de alto ponto de ebulição, tais como álcool cumílico e acetofenona.

[0014] Para a finalidade da presente descrição e das reivindicações que se seguem, exceto onde indicado de outra forma, todos os números expressando valores, quantidades, percentuais e assim por diante, devem ser entendidos como sendo modificados em todas as instâncias pelo termo "cerca de". Também, todas as faixas incluem qualquer combinação dos pontos máximo e mínimo descritos e incluem quaisquer faixas intermediárias, que podem ou não ser especificamente enumeradas aqui.

[0015] Para as finalidades da invenção, o termo "média tensão" geralmente significa uma tensão entre 1 kV e 35 kV, ao passo que "alta tensão" significa tensões mais altas que 35 kV.

[0016] Como "camada eletricamente isolante" é designada uma camada de cobertura constituída de um material apresentando propriedades isolantes, a saber apresentando uma rigidez dielétrica (rigidez de ruptura dielétrica) de pelo menos 5 kV/mm, preferivelmente de pelo menos 10 kV/mm.

[0017] Como "camada eletricamente isolante reticulada" é designada uma camada isolante constituída de um polímero reticulado.

[0018] Para a finalidade da presente descrição e das reivindicações que se seguem, como "absorção irreversível" e similar é designado que, uma vez absorvidos pelas partículas de zeólito, nenhuma liberação substancial de subprodutos é observada após o cabo ser envolvido dentro de uma lâmina hermética, tal como, por exemplo, a tela metálica.

[0019] Como "núcleo" ou "núcleo do cabo" é designada a porção do cabo compreendendo um condutor elétrico, uma camada isolante rodeando dito condutor e, opcionalmente, pelo menos uma camada semicondutora, por exemplo, uma camada semicondutora interna rodeando o condutor em uma posição radialmente interna com respeito à camada isolante e/ou uma camada semicondutora externa rodeando a camada isolante.

[0020] Para a finalidade da presente descrição e das reivindicações que se seguem, o termo "no núcleo do cabo" significa qualquer posição dentro ou em contato direto com pelo menos um dos componentes do núcleo do cabo.

[0021] De acordo com uma primeira realização, o condutor elétrico é formado por uma pluralidade de filamentos eletricamente condutores encordoados e as partículas de zeólito são colocadas dentro de lacunas entre os ditos filamentos.

[0022] O cabo da invenção pode apresentar um, dois ou três núcleos de cabo.

[0023] Preferivelmente, o cabo da invenção compreende um núcleo de cabo compreendendo pelo menos uma camada semicondutora.

[0024] De acordo com uma segunda realização, as partículas de zeólito são colocadas em contato com a camada semicondutora. Preferivelmente, tal camada semicondutora é uma camada semicondutora externa disposta sobre a camada eletricamente isolante reticulada.

[0025] De acordo com uma terceira realização, as partículas de zeólito são colocadas na camada semicondutora. Preferivelmente, tal camada semicondutora é uma camada semicondutora interna disposta sobre o condutor elétrico.

[0026] De acordo com uma quarta realização, as partículas de zeólito são colocadas ambas dentro de lacunas entre os filamentos do condutor elétrico e dentro ou em contato com uma camada semicondutora, preferivelmente a camada semicondutora externa. Deste modo, o efeito das partículas de zeólito é exercido em ambos os lados da camada eletricamente isolante, e portanto, a extração e absorção dos subprodutos de reticulação é mais eficiente.

[0027] As partículas de zeólito da invenção podem ser dispersas no interior ou sobre um material colocado no núcleo do cabo.

[0028] De acordo com uma realização preferida, as partículas de zeólito são dispersas em um material de preenchimento. O material de preenchimento é preferivelmente um material de preenchimento polimérico que pode ser provido no núcleo do cabo por um processo de deposição contínuo, especialmente por extrusão ou por pultrusão. O material de preenchimento é preferivelmente um material de preenchimento de amortecimento que é usualmente colocado entre os filamentos formando o condutor elétrico de um cabo de energia, no sentido de evitar propagação água ou umidade que pode penetrar dentro do condutor do cabo, especialmente quando o cabo deve ser instalado em ambientes muito úmidos ou debaixo da água. O material de preenchimento de amortecimento geralmente compreende um material polimérico e um material higroscópico, por exemplo, um composto baseado em um copolímero de etileno, por exemplo, um copolímero de etileno/vinil acetato, preenchido com um pó absorvente de água, por exemplo, pó de poliacrilato de sódio.

[0029] De acordo com uma outra realização, as partículas de zeólito são dispersas na superfície de um fio higroscópico ou fita higroscópica. Fios higroscópicos são geralmente conhecidos em cabos de energia para serem colocados em contato com filamentos condutores e/ou com a camada semicondutora externa, de modo a prover propriedades de bloqueio de água. Os fios higroscópicos são geralmente constituídos de filamentos de polímero, por exemplo, filamentos de poliéster, sobre os quais partículas de um material higroscópico, por exemplo, sais de poliacrilato, são depositados por meio de um material adesivo, tipicamente álcool polivinil (PVA). Tais fios podem ser modificados de acordo com a presente invenção, depositando sobre os filamentos de polímero uma mistura de partículas higroscópicas e partículas de zeólito. Em particular, os filamentos de polímero podem ser umedecidos com uma solução de um material adesivo, e então as partículas de zeólito são polvilhadas sobre ela e permanecem presas na solução e, após secagem, no material adesivo.

[0030] Uma técnica similar pode ser usada para prover fitas higroscópicas incluindo partículas de zeólito. As fitas higroscópicas comumente usadas nos cabos de energia podem ser não condutoras, no caso em que são colocadas sobre a tela do cabo, ou podem ser semicondutoras, quando colocadas em contato com a camada semicondutora externa. Sobre as fitas, usualmente constituídas de um tecido não entrelaçado de filamentos de polímero, partículas de um material higroscópico, por exemplo, sais de poliacrilato, são depositadas por meio de um material adesivo, conforme mencionado acima. Tais fitas podem ser modificadas de acordo com a presente invenção, depositando uma mistura de partículas higroscópicas e partículas de zeólito sobre o tecido não entrelaçado.

[0031] De acordo com as realizações preferidas acima, é aparente que as partículas de zeólito podem ser colocadas na vizinhança da camada eletricamente isolante reticulada por meio de elementos de cabo que já são componentes usuais de cabos de energia, tais como fios ou fitas higroscópicas ou materiais de preenchimento de amortecimento, evitando então suplementar o cabo com um componente adicional que não seria necessário para um cabo convencional. Isto reduz notavelmente os custos e tempo de fabricação do cabo. A vantagem acima não exclui a possibilidade de prover um cabo de energia com partículas de zeólito por meio de um ou mais componentes adicionais colocados propositadamente no cabo para obter extração e absorção dos subprodutos de reticulação.

[0032] Com relação às partículas de zeólito adequadas para a presente invenção, estas podem ser selecionadas a partir de uma ampla faixa de alumino silicatos de origem natural ou sintética, apresentando uma estrutura microporosa que pode acomodar uma variedade de cátions, tais como Na+, K+, Ca2+, Mg2+ e outros. Estes atuam como peneiras moleculares devido a sua capacidade de classificar seletivamente moléculas, principalmente com base em um processo de exclusão de tamanho. Estes são também amplamente usados como catalizadores, especialmente na indústria petroquímica.

[0033] Embora não vinculado a qualquer teoria para explicar a presente invenção, acredita-se que partículas de zeólito são particularmente efetivas como absorventes irreversíveis para os subprodutos de reticulação, tal como a cetofenona e álcool cumílico, uma vez que estas moléculas, ao entrar na estrutura microporosa da zeólito, parecem suportar reações de oligomerização (especificamente, reação de dimerização) convertendo-as em moléculas muito mais volumosas. Como um resultado, os subprodutos de reticulação agora volumosos, tornam-se irreversivelmente capturados dentro da estrutura de zeólito e não pode migrar de volta para fora, mesmo apó s exposição prolongada a temperaturas relativamente altas, tais como aquelas alcançadas pelo cabo de energia durante o uso. Mesmo na ausência de reações de oligomerização, os subprodutos principalmente permanecem nas partículas de zeólito devido a sua solubilidade no polímero reticulado ser baixa mais baixa do que as das partículas de zeólito.

[0034] Preferivelmente, as partículas de zeólito apresentam uma razão molar de SiO2/Al2O3 igual ou mais baixa que 20, mais preferivelmente igual ou mais baixa que 15.

[0035] Preferivelmente, as partículas de zeólito apresentam um diâmetro máximo de uma esfera que pode se difundir ao longo de pelo menos uma (preferivelmente todas as três) das direções dos eixos de célula (a seguir também referidos como "diâmetro da esfera") igual ou maior do que 3Â. Como é bem conhecido no campo da zeólito, este diâmetro de esfera provê informação quantitativa sobre o tamanho dos canais presentes na estrutura da zeólito, que pode se desenvolver em uma dimensão, duas dimensões ou três dimensões (a assim chamada "dimensionalidade" que pode ser 1, 2 ou 3). Preferivelmente, as partículas de zeólito da invenção apresentam uma dimensionalidade de 2, mais preferivelmente de 3.

[0036] Preferivelmente, as partículas de zeólito apresentam um conteúdo de sódio, expresso como Na2O, igual ou mais baixo que 0,3% em peso.

[0037] As partículas de zeólito apresentando razão molar de SiO2/Al2O3, diâmetro de esfera e conteúdo de sódio nas faixas preferidas de acordo com a invenção, são capazes de absorver a quantidade de subprodutos de reticulação de alto ponto de ebulição em um dado instante, maior do que outras partículas de zeólito apresentando pelo menos uma característica mencionada além da faixa de acordo com a invenção.

[0038] Mais detalhes sobre nomenclatura e parâmetros de zeólito podem ser encontrados, por exemplo, nas Recomendações IUPAC 2001, Pure Appl. Chem., Vol. 73, No. 2, pp. 381-394, 2001 ou no site da web da International Zeólito Association (IZA) (http://www.iza-structure.org/).

[0039] No que se refere à quantidade de partículas de zeólito a serem colocadas na vizinhança da camada eletricamente isolante reticulada, esta pode variar dentro de uma ampla faixa e depende principalmente do tipo de zeólito, da quantidade de subprodutos a serem eliminados, espessura da camada isolante, temperatura de desgaseificação e conteúdo final de subprodutos alvo. De acordo com avaliações preliminares, supondo um objetivo final de 0,32 % em peso de conteúdo de álcool cumílico, as partículas de zeólito estão preferivelmente presentes em uma quantidade de 70 g/m a 1000 g/m para espessura de isolamento de 25 mm e de 27 g/m a 450 g/m para uma espessura de isolamento de 15 mm, mais preferivelmente de 70 g/m a 210 g/m para uma espessura de isolamento de 25 mm e de 27 g/m a 80 g/m para uma espessura de isolamento d 15 mm, as unidades sendo expressas como quantidade de partículas de zeólito (em gramas) versus o comprimento de cabo (em metros). À vista das faixas e indicações acima, o especialista na técnica é capaz de determinar uma quantidade adequada de partículas de zeólito a serem adicionadas as uma dada camada de isolamento, sem sobrecarga indevida.

[0040] No que se refere à camada eletricamente isolante reticulada, esta preferivelmente compreende pelo menos uma poliolefina, mais preferivelmente pelo menos um homopolímero ou copolímero de etileno com pelo menos uma α-olefina C3-C12, apresentando uma densidade de 0,910 g/cm3 a 0,970 g/cm3, mais preferivelmente de 0,915 g/cm3 a 0,940 g/cm3.

[0041] Preferivelmente, o homopolímero ou copolímero de etileno possui uma temperatura de fusão (Tm) mais alta que 100oC e/ou uma entalpia de fusão (ΔHm) mais alta que 50 J/g.

[0042] Preferivelmente, o homopolímero ou copolímero de etileno é selecionado a partir de: polietileno de densidade média (MDPE) apresentando uma densidade de 0,926 g/cm3 a 0,970 g/cm3, polietileno de baixa densidade (LDPE) e polietileno de densidade baixa linear (LLDPE) apresentando uma densidade de 0,910 g/cm3 a 0,926 g/cm3, polietileno de alta densidade (HDPE) apresentando uma densidade de 0,940 g/cm3 a 0,970 g/cm3. Em uma realização da invenção, a camada eletricamente isolante reticulada compreende LDPE.

[0043] Preferivelmente, a poliolefina formando a camada eletricamente isolante reticulada é reticulada por reação com pelo menos um peróxido orgânico. Preferivelmente, o peróxido orgânico tem a fórmula R1-O- O-R2, onde R1 e R2, iguais ou diferentes um do outro são alquis lineares ou preferivelmente ramificados C1-C18, arils C6-C12, alquilarils ou arilalquils C7-C24. Em uma realização preferida, o peróxido orgânico é selecionado a partir de: dicumil peróxido, t-butil cumil peróxido, 2,5-dimetil-2,5-di(t-butil peroxi)hexano, di-t-butil peróxido ou misturas destes.

[0044] Preferivelmente, o peróxido orgânico é adicionado a poliolefina em uma quantidade de 0,05% a 8% por peso, mais preferivelmente de 0,1% a 5% por peso.

[0045] A camada eletricamente isolante reticulada pode compreender adicionalmente uma quantidade efetiva de um ou mais aditivos, selecionados, por exemplo, a partir de: antioxidantes, estabilizadores térmicos, subsídios para processamento, agentes anti escaldantes, enchimentos orgânicos.

[0046] O cabo de acordo com a presente invenção inclui adicionalmente pelo menos uma camada semicondutora. A camada semicondutora é preferivelmente formada por um material polimérico reticulado, mais preferivelmente a mesma poliolefina reticulada usada para a camada eletricamente isolante reticulada e pelo menos um enchimento condutor, preferivelmente um enchimento de carbono negro. O enchimento condutor é geralmente disperso dentro do material polimérico reticulado em uma quantidade de modo a prover um material de propriedades semicondutoras, a saber, para obter um valor de resistividade volumétrica, à temperatura ambiente, de menos de 500 Q-m, preferivelmente menos de 20 Q-m. Tipicamente, a quantidade de carbono negro pode variar entre 1 a 50% por peso, preferivelmente entre 3 e 30% por peso, relativamente ao peso do polímero.

[0047] A produção do cabo de energia de acordo com a presente invenção pode ser realizada de acordo com técnicas conhecidas, particularmente por extrusão da camada eletricamente isolante reticulada e da pelo menos uma camada semicondutora sobre o condutor elétrico.

[0048] De acordo com uma realização preferida, o condutor elétrico é formado por uma pluralidade de filamentos eletricamente condutores encordoados e as partículas de zeólito são colocadas dentro das lacunas entre os ditos filamentos.

[0049] Alternativamente, as partículas de zeólito podem ser preferivelmente depositadas sobre pelo menos um fio higroscópico colocado em contato com os filamentos eletricamente condutores encordoados.

[0050] De acordo com outra realização, as partículas de zeólito podem ser dispersas em um material de preenchimento e o material de preenchimento contendo as partículas de zeólito é extrudado ou pultrudado sobre o condutor elétrico, de modo a preencher vazios entre os filamentos condutores.

[0051] De acordo com uma outra realização preferida, a fita higroscópica contendo as partículas de zeólito é enrolada sobre uma camada semicondutora externa disposta sobre a camada eletricamente isolante. Subsequentemente, o núcleo do cabo, desprovido da tela metálica, é aquecido a uma temperatura de modo a causar migração dos subprodutos de reticulação, da camada eletricamente isolante reticulada para as partículas de zeólito, deste modo as partículas de zeólito absorvem os subprodutos de reticulação. Depois disso, uma tela metálica é colocada em torno do núcleo do cabo de energia, de acordo com técnicas bem conhecidas.

Breve descrição do desenho

[0052] Características adicionais serão aparentes a partir da descrição detalhada apresentada a seguir, com referência aos desenhos que a acompanham, nos quais: Figura 1 é uma seção em corte transversal de uma primeira realização de um cabo de energia, particularmente adequado para média ou alta tensão, de acordo com a presente invenção; Figura 2 é uma seção em corte transversal de uma segunda realização de um cabo de energia, particularmente adequado para média ou alta tensão, de acordo com a presente invenção; Figura 5 , 4 e 5 mostram alguns resultados experimentais obtidos de acordo com os exemplos reportados abaixo. Descrição detalhada das realizações preferidas

[0053] Na Figura 1, uma seção transversal de uma primeira realização preferida de um cabo (1) de acordo com a presente invenção é representado esquematicamente, a qual compreende um condutor elétrico (2), uma camada semicondutora interna (3), uma camada eletricamente isolante (4), uma camada semicondutora externa (5), uma tela metálica (6) e um revestimento (7). O condutor elétrico (2), camada semicondutora interna (3), camada eletricamente isolante (4) e camada semicondutora externa (5) constituem o núcleo do cabo (1). O cabo (1) é particularmente destinado ao transporte de corrente em média ou alta tensão.

[0054] O condutor elétrico (2) consiste de filamentos metálicos (2a), preferivelmente de cobre ou alumínio ou ambos, encordoados juntos por métodos convencionais. A camada eletricamente isolante (4), camadas semicondutoras (3) e (5) são constituídas por extrusão de materiais poliméricos, de acordo com técnicas conhecidas. Em torno da camada semicondutora externa (5), uma camada de tela metálica (6) é usualmente posicionada, constituída de fios eletricamente condutores ou tiras enroladas helicoidalmente em torno do núcleo do cabo ou de uma fita eletricamente condutora enrola longitudinalmente e superposta (preferivelmente colada) sobre a camada subjacente. O material eletricamente condutor dos ditos fios, tiras ou fitas é usualmente cobre ou alumínio ou ambas. A camada de tela metálica (6) pode ser coberta por um revestimento (7), geralmente constituído de olefina, usualmente polietileno, em particular polietileno de alta densidade. De acordo com uma realização da presente invenção, as partículas de zeólito dispersas em um material de preenchimento são colocadas dentro de lacunas (2b) entre os ditos filamentos metálicos (2a).

[0055] Na Figura 2, uma seção transversal de uma outra realização do cabo (1) de acordo com a presente invenção é representada esquematicamente, a qual compreende os mesmos elementos descritos na Figura 1, com a adição de uma fita higroscópica (8), enrolada sobre a camada semicondutora externa (5), onde as partículas de zeólito estão dispersas. Em uma realização adicional, as partículas de zeólito podem ser também dispersas em um material de preenchimento colocado dentro de lacunas (2b) entre os filamentos metálicos (2a) formando o condutor elétrico (2), analogamente ao descrito na Figura 1.

[0056] Em uma outra realização adicional, a camada semicondutora interna (3) do cabo (1) está na forma de uma fita semicondutora enrolada em torno do condutor elétrico (2), tal fita semicondutora contendo partículas de zeólito.

[0057] Figuras 1 e 2 mostram apenas duas realizações da presente invenção. Modificações adequadas podem ser feitas a estas realizações, de acordo com necessidades técnicas específicas e exigências de aplicação, sem se afastar do escopo da invenção.

[0058] Os seguintes exemplos são providos para ilustrar adicionalmente a invenção.

EXEMPLOS 1-7

[0059] Alguns testes foram realizados para avaliar a capacidade de diferentes materiais para absorver álcool cumílico, um dos principais subprodutos derivados da reação de reticulação do polietileno com peróxido cumílico. Cada material na forma de partículas finas foi colocado em uma quantidade de cerca de 0,6 g em pequenas bolsas feitas de um tecido de poliéster não trançado, que são porosas de modo a permitir a livre migração das moléculas de álcool cumílico.

[0060] As pequenas bolsas de materiais a serem testadas foram colocadas em um cilindro feito de alumínio, possuindo uma pluralidade de reentrâncias para abrigar as amostras e uma cavidade circular central onde foi colocada uma proveta de vidro contendo álcool cumílico. Em uma das reentrâncias, uma amostra plenamente desgaesificada de polietileno reticulado (XLPE) foi colocada para medir a solubilidade do álcool cumílico naquele material, como referência. O cilindro contendo as pequenas bolsas dos materiais a serem testados, a amostra de XLPE e o álcool cumílico, foram atados com uma placa de fechamento provida de um anel de vedação (O-ring) para obter um fechamento à prova de ar. A quantidade de álcool cumílico absorvida por cada amostra foi medida pesando a amostra a intervalos regulares até 1460 horas de exposição ao álcool cumílico quando condições assintóticas foram alcançadas em todas as temperaturas na faixa de 40o a 70oC. A solubilidade do álcool cumílico em cada amostra foi calculada como:

onde: % de A.C. é o percentual em peso de álcool cumílico absorvido pela amostra, com respeito ao peso inicial da amostra; p(A.C.) é a tensão de vapor do álcool cumílico na temperatura de teste (expresso em bar). (1 bar = 100 kPa)

[0061] O teste foi realizado a diferentes temperaturas (40oC, 60oC e 70oC). Os resultados são relatados na Tabela 1. TABELA 1

[0062] Os exemplos marcados com um asterisco (*) são comparativos. XLPE: polietileno (Borealis LE 4253) reticulado por peróxido cumílico (1,45% em peso, preaquecimento a 120oC por 2 minutos, aquecimento a 150oC por 15 minutos e resfriamento final a 20oC); Dellite 72T: montmorillonite nanoclay modificado com sal de amônia quaternário (Laviosa Chimica Mineararia S.p.A.); Carbono D: carbono ativo Carbon Decolorans código 434507 (Carlo Erba, IT) Supercarb: carbono ativo Adsorbent 2-4566 (SUPELCO, Bellefonte PA USA) J550: resina de poliacrilato de sódio Aqua keep 10SH-P (SUMITOMO SEIKA) CBV 600: zeólito tipo Y apresentando: área de superfície específica = 660 m2/g; SiO2/Al2O3 relação = 5,2; Na2O% = 0,2; dimensionalidade = 3; diâmetro de esfera de difusão máxima = 7,35 Â (ZEOLYST);

[0063] A partir dos dados relatados na Tabela 1, é aparente que, no Exemplo 6 e 7 de acordo com a invenção, as zeólito são capazes de absorver álcool cumílico em grandes quantidades, muito maiores do que aquelas obteníveis por meio de outros materiais absorventes, tais como montmorillonite nanoclay, partículas de carbono e resina de poliacrilato de sódio, um material absorvente de água comumente usados em cabos de energia.

EXEMPLOS 8-11

[0064] No sentido de simular as condições em um cabo de energia, a capacidade de absorção das zeólito CBV 600 foi avaliada de acordo com o método a seguir.

[0065] Borealis LE 4253 reticulável, comumente usado como um material isolante para cabos de energia CC, foi usado para produzir discos de polietileno recém reticulado conforme discutido acima.

[0066] Um disco de LE 4253 recém reticulado (diâmetro 140 mm, espessura 2,87 mm) foi colocado em um cilindro similar ao dos Exemplo 1-7, porém desprovido de reentrâncias e cavidade para abrigar amostras e recipiente, e três pequenas bolsas conforme descrito nos Exemplos 1-7 contendo zeólito CBV 600, foram colocados sobre o disco (relação de peso zeólito/LE 4253 = 0,013). O dispositivo de teste foi fechado hermeticamente e mantido à temperatura de teste (60OC ou 40OC) por 16 dias. Nos diagramas das Figuras 3-4, são relatadas as quantidades de acetofenona e álcool cumílico no disco de LE 4253 como tal (isto é, logo após reticulação) e após contato com zeólito. Uma redução notável na quantidade de subprodutos de reticulação no material isolante, quando colocado em contato com as partículas de zeólito, é aparente.

EXEMPLOS 12-13

[0067] No sentido de avaliara capacidade das partículas de zeólito de absorver os subprodutos de reticulação mesmo durante a armazenagem a temperatura ambiente, uma amostra de zeólito CBV 600 (Exemplo 12) ou de zeólito CBV 712 (Exemplo 13) foi colocada em uma bolsa feita de Polylam™, onde também um pequeno recipiente contendo álcool cumílico foi colocado. A bolsa foi hermeticamente fechada. A quantidade de álcool cumílico absorvida pela amostra de zeólito foi medida ao longo do tempo, extraindo a amostra de zeólito da bolsa, após um certo tempo. Os resultados são relatados no diagrama da Figura 5 a partir do qual aparece que a zeólito continua a absorver álcool cumílico mesmo após mais de 4000 horas de exposição a 23OC. A partir destes dados, podemos derivar que as partículas de zeólito colocadas na vizinhança da camada isolante de um cabo de energia deveriam ser capazes de eliminar os subprodutos de reticulação, não só durante o aquecimento para desgaseificação, como também durante a armazenagem do cabo a temperatura ambiente.

Claims

1. Cabo de energia, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um núcleo do cabo compreendendo um condutor elétrico, uma camada eletricamente isolante reticulada de peróxido e partículas de zeólito colocadas no núcleo do cabo, em que as partículas de zeólito possuem: uma razão molar de SiO2/Al2O3 igual ou menor do que 20; um diâmetro máximo de uma esfera do que pode se difundir ao longo de pelo menos uma das direções de eixos de célula igual ou maior do que 3 Â; um conteúdo de sódio, expresso como Na2O, igual ou menor do que 0,3% por peso.

2. Cabo de energia de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o condutor elétrico é formado por uma pluralidade de filamentos eletricamente condutores encordoados e as partículas de zeólito são colocadas dentro de lacunas entre os filamentos.

3. Cabo de energia de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o núcleo do cabo compreende pelo menos uma camada semicondutora.

4. Cabo de energia de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as partículas de zeólito são colocadas em contato com a camada semicondutora.

5. Cabo de energia de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a camada semicondutora é uma camada semicondutora externa em torno da camada eletricamente isolante.

6. Cabo de energia de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as partículas de zeólito são colocadas em uma camada semicondutora.

7. Cabo de energia de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a camada semicondutora é uma camada semicondutora interna em torno do condutor elétrico.

8. Cabo de energia de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas de zeólito são dispersas em/sobre um substrato, tal substrato incluindo qualquer um dentre material de preenchimento, fio higroscópico ou fita higroscópica.

9. Cabo de energia de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as partículas de zeólito apresentam uma razão molar de SiO2/Al2O3 igual ou menor do que 15.

10. Método para extrair subprodutos de reticulação de uma camada eletricamente isolante reticulada de um núcleo do cabo de energia, o método caracterizado pelo fato de compreender os seguintes estágios sequenciais: fabricar um núcleo de cabo de energia compreendendo um condutor elétrico, uma camada eletricamente isolante reticulada de peróxido contendo subprodutos de reticulação e partículas de zeólito, em que as partículas de zeólio possuem: uma razão molar de SiO2/Al2O3 igual ou menor do que 20; um diâmetro máximo de uma esfera do que pode se difundir ao longo de pelo menos uma das direções de eixos de célula igual ou maior do que 3 Â; um conteúdo de sódio, expresso como Na2O, igual ou menor do que 0,3% por peso, aquecer o núcleo do cabo de energia até uma temperatura causando migração dos subprodutos de reticulação da camada eletricamente isolante reticulada para as partículas de zeólito, deste modo as partículas de zeólito absorvem os subprodutos de reticulação; e então colocar uma tela metálica em torno do núcleo do cabo de energia.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecer é realizada a uma temperatura de 70oC a 80oC, por um tempo de 7 a 15 dias.

12. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecer faz com que pelo menos uma fração dos subprodutos de reticulação seja irreversivelmente absorvida nas partículas de zeólito.