ES2328000A1 - Cable electrico resistente al fuego. - Google Patents
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Abstract
Cable eléctrico resistente al fuego, capaz de mantener el servicio durante el incendio, de los formados por uno o más conductores (2). Este cable incorpora, alrededor de los conductores (2), un compuesto pastoso intumescente (7) que rellena todos los intersticios existentes entre ellos. Este compuesto (7) se determina sobre una base líquida, la cual, justo en el rango de temperaturas, en el que las cubiertas aislantes (3) de material polimérico de los conductores (2) se ven afectadas, entra en ebullición, produciéndose la consiguiente evaporación de dicha base líquida y una expansión del compuesto (7); de manera que el compuesto (7), ya expandido, recubre a los hilos conductores (2.1) de los conductores (2), reemplazando a las cubiertas (3), evitando que se produzca un cortocircuito y manteniendo la integridad del circuito.
Description
Cable eléctrico resistente al fuego.
El objeto de la presente invención hace
referencia a los cables que están determinados por uno o más
conductores individualmente aislados mediante unas cubiertas
aislantes y que están dentro de una cubierta de relleno. Los
conductores pueden ser tanto rígidos, como flexibles (multifilares)
y en cuanto al material constitutivo pueden ser de cobre liso,
cobre estañado, cobre esmaltado, aluminio u otros materiales
análogos.
Dentro de este concepto general de cables se
puede establecer, por su aplicación, dos campos muy diferenciados,
los de energía y los aplicables a la telecomunicación, a la
señalización y al transporte.
En el estado de la técnica se conocen ya
soluciones de cables de seguridad encaminados a que el cable
resista al fuego manteniendo una función eléctrica y ello durante
un tiempo y unas temperaturas determinadas por las correspondientes
normas.
Para tratar de conseguirlo se conocen ya
distintas soluciones, tales como:
A.- El uso de aditivos halogenados (compuestos
basados en flúor, cloro o bromo) que se añaden al polímero de las
cubiertas de recubrimiento y que son capaces de proporcionar
propiedades de resistencia al fuego a dicho polímero que forma el
recubrimiento. También se conoce el uso de polímeros
halogenados.
Estas soluciones han sido descartadas ya que los
productos en descomposición de los compuestos halogenados son
tóxicos, con lo cual el uso de estos materiales, especialmente para
su uso en sitios cerrados no se recomienda.
Alternativamente se han utilizado, en lugar de
los aditivos halogenados, óxidos inorgánicos, por ejemplo
aluminio, magnesio, titanio, y óxidos de bismuto, en particular en
una forma hidratada.
Estos óxidos inorgánicos tienen fuertes
propiedades de hidrofilicidad y, como este aditivo se debe añadir
en cantidades relativamente importantes para obtener el deseado
efecto de resistencia al fuego, las cubiertas de recubrimiento
absorben cantidades considerables de agua con una consiguiente
reducción en sus propiedades de aislamiento.
Para superar este inconveniente se aplicaron
diferentes soluciones como la de añadir, a la mezcla que forma los
recubrimientos, compuestos basados en silano, pero precisamente,
por la presencia del silano el recubrimiento tiende a adherirse al
conductor de metal del cable, reduciendo la denominada "capacidad
de desgarro" lo que se traduce en problemas en la colocación
del cable.
B.- Dotar al cable de un forro exterior hecho de
una composición retardadora de las llamas, con poco humo y vapor,
a base de un material polimérico adecuado y fuertemente rellenado
de trihidrato de alúmina u otro relleno mineral que produzca agua y
absorba calor al hacerlo a temperaturas superiores a la ambiente
pero inferiores a la temperatura a la que el material polimérico se
quema o se piroliza rápidamente. Estas composiciones están exentas
de halógenos para eliminar el riesgo de humos que contengan gases
de halogenuros de hidrógeno, y cuando se exponen a situaciones de
incendio se queman con relativa lentitud y sólo producen pequeñas
cantidades de humo pálido. Además, muchas de estas composiciones de
forros de poco humo y vapor, cuando se queman por su exposición a
un fuego exterior, forman una composición carbonizada con un grado
de cohesión mejor que el de una ceniza pulverulenta, y ello da la
posibilidad de contribuir a que funcione bajo el fuego manteniendo
el aislamiento térmico entre el fuego exterior y las partes
subyacentes del cable; sin embargo, esta posibilidad no se ha
materializado del todo hasta ahora, porque el forro carbonizado se
rompe y queda separado del cable al cabo de un tiempo relativamente
corto, y con frecuencia antes de que la formación carbonizada se
haya extendido al total espesor del forro. Cuando esto sucede, el
carbonizado no sólo deja de proteger el cable, sino que los
fragmentos de forro precalentados e incompletamente carbonizados
que se ponen nuevamente al descubierto están expuestos a quemarse
rápidamente, produciendo en breve plazo un aumento de temperatura
localizado que puede causar más roturas en la estructura del
cable.
C.- Aislar los conductores del cable con cintas
de mica, fibra de vidrio o materia orgánica similar.
Esta solución si bien es aplicable a los
denominados cables de energía, no lo es para los cables de
señalización y telecomunicación, ya que las cintas de mica o
materia similar no permiten determinar un aislamiento totalmente
regular alrededor del conductor, generándose además bolsas de aire,
todo lo cual se traduce en la generación de ruidos y otros efectos
negativos.
D.- Determinar la cubierta aislante de cada
conductor y, en algunos casos, la correspondiente funda exterior
del cable, incluso parte del material de relleno del mismo por una
mezcla de polímeros y materiales que a elevadas temperaturas se
transforman pasando a un estado cerámico.
En esta opción lo que se hace es mezclar la
granza del polímero que ha de conformar por extrusión los
recubrimientos aislantes, con el material que ceramiza a altas
temperaturas y que suele constituirse por un material que tiene un
alto porcentaje de productos minerales (barro, arcilla, cerámica,
etc.); siliconas cerámicas, frita de vidrio
"glass-frit".
De nuevo esta solución si bien es aplicable a
los cables de energía no es idónea para los cables de señalización
y telecomunicaciones, ya que la mezcla del polímero con el material
que ceramiza, para conformar el recubrimiento aislante de cada
conductor, no permite obtener un recubrimiento con la uniformidad
en su grosor y características de aislamiento que ofrece dicho
recubrimiento cuando se conforma únicamente a partir de un material
polimérico sin aditivos.
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En la búsqueda de una solución que sea
especialmente idónea para los cables de telecomunicaciones y de
señalización, la titular de la presente invención desarrolló un
proyecto en el que los conductores se recubrían con una pintura de
un material tal como el nitrato de boro de unas micras de
espesor.
Esta solución no dio resultados positivos en los
pertinentes ensayos, ya que dicha película no se podía aplicar
como un recubrimiento uniforme en toda la superficie de los
conductores, dejando zonas a modo de pequeñas "calvas" en las
que la ausencia de dicho recubrimiento dejaba al aislante del
conductor sin protección frente al fuego.
Algunos de los antecedentes sobre este tipo de
cables se constituyen por las siguientes Patentes: WO 03/094176, WO
94/01492, EP 0942 439, WO 2007/014983, ES 2 238 043, ES 2 234 111,
ES 2 087 452 y la también Patente española ES 550.413.
A partir de todo ello se ha estudiado una
solución que permita obtener un cable resistente al fuego, pero
que los recubrimientos aislantes de los conductores mantengan su
concepción tradicional a base de un aislamiento de material
polimérico aplicable por extrusión simple, dual o coextrusión.
De acuerdo con la solución ahora preconizada, en
el interior del cable se introduce un compuesto intumescente,
constituido por un material pastoso que puede ser de base acuosa y
que presenta la particularidad de que, al alcanzar una cierta
temperatura, en la que comienza la evaporación del agua de dicho
material pastoso, se produce la creación de unas celdillas con las
que baja su densidad y se origina la expansión de este compuesto
que recubre así a los conductores.
Asimismo y de acuerdo con la solución ahora
preconizada la actuación de este compuesto intumescente se produce
justo en el rango de temperaturas en las que las cubiertas
aislantes de material polimérico se ven afectadas; de manera que el
compuesto expandido reemplaza a las cubiertas aislantes de material
polimérico, garantizando y manteniendo el necesario aislamiento
entre los conductores del cable, lo que permite que el cable siga
funcionando un tiempo suficiente (supervivencia al fuego), lo cual
es fundamental cuando el cable suministra información o
señalización que sean requeridos para la evacuación rápida y segura
y/o para la lucha contra el fuego.
La aplicación de este compuesto intumescente se
puede llevar a cabo según los siguientes procesos:
.- Los hilos conductores aislados se agrupan en
conductores simples, pares o cuadretes para formar la unidad
básica. Estas unidades se combinan para formar el denominado núcleo
del cable.
.- Sobre el núcleo del cable se aplica el
compuesto intumescente que es llevado mediante una solución de
husillo hacia una boca por la que pasa dicho núcleo. El compuesto
intumescente, por su propia constitución, queda adherido alrededor
de los conductores, manteniéndose el tiempo suficiente como para
que en una fase posterior se aplique una envolvente, bien en forma
helicoidal o longitudinal, que, en funciones de ligadura, asegura ya
el mantenimiento permanente de la masa pastosa alrededor de los
conductores, hasta que se dispone las correspondiente cubierta o
cubiertas exteriores.
.- Otra posibilidad de aplicación pasa por la
determinación de unos elementos filiformes, a modo de cordones,
formados por una funda exterior de un material sintético estanco
tal como el polietileno y un relleno interior de dicho compuesto
intumescente; de manera que estos cordones son de por si cables y
se trenzan con los conductores ya provistos de su cubierta
polimérica aislante, formando una unidad de conjunto que se recubre
finalmente con la correspondiente cubierta o cubiertas
exteriores.
Con este mismo concepto y en lugar de un tubo
relleno del compuesto intumescente se podrían conformar pequeñas
unidades a modo de micro-cápsulas con las que se
rellenaría el interior del cable.
En la primera opción el compuesto intumescente
está en contacto con los conductores y en el caso de que dicho
compuesto se constituya sobre una base acuosa, la componente de
agua puede generar una humedad que afecte a las características de
algún tipo de cables por sus exigentes condiciones de
funcionamiento.
Para evitar esto, se ha previsto recurrir a
soluciones tales como:
.- Incorporar el agua al compuesto intumescente
en la forma de una mezcla con un oligoelemento; de manera que,
solo al alcanzar la temperatura provocada por un fuego, se separa
el oligoelemento del agua y ésta se evapora entonces.
.- Previamente a la incorporación del compuesto
intumescente de base acuosa se procedería a revestir las cubiertas
aislantes de los conductores de un revestimiento pelicular que evite
la problemática de la humedad.
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La figura 1 muestra la sección transversal de un
cable convencional formado por cuatro cuadretes (1).
La figura 2 es una vista en perspectiva y
esquemática del cable de la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en sección
transversal de un cable resistente al fuego realizado según la
invención, incorporando el compuesto intumescente (7).
Las figuras 4 y 5 muestran esquemáticamente,
según sendas vistas en planta superior y en alzado, un posible
ejemplo de aplicación del compuesto intumescente (7).
La figura 6 corresponde a una vista en sección
transversal de una variante de realización práctica del cable
objeto de la invención, según la cual el compuesto intumescente se
aplica en la forma de cordones dentro de unas fundas tubulares
(7.1).
La figura 7 muestra la vista en perspectiva del
cable de la figura 6.
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El objeto de la presente invención es un cable
eléctrico resistente al fuego, del tipo de cables de los que sus
hilos conductores pueden ser tanto rígidos como flexibles
(multifilares) y su constitución puede ser de cobre, aluminio o
material análogo. En el caso de ser de cobre pueden ser de cobre
liso, cobre estañado, cobre esmaltado, etc.
Estos hilos conductores de cobre o aluminio
presentan una envolvente de aislamiento que convencionalmente se
constituye por materiales tales como polietilenos de baja, media y
alta densidad (LDPE, MDPE y HDPE); polietilenos reticulados (XLPE);
polipropileno (PP),
etileno-vinil-acetato (EVA);
poliamidas (PA) o policloruro de vinilo (PVC).
Estos hilos conductores con su aislamiento
pueden agruparse; de manera que, además de los conductores
simples, determinen pares o cuadretes, para formar así una unidad
básica. Estas unidades básicas se combinan entre sí, constituyendo
el denominado núcleo del cable.
En las figuras 1 y 2 se representa un cable
convencional, cuyo núcleo está constituido por cuatro cuadretes
(1), cada uno de los cuales se determina por cuatro conductores
(2), cada uno de ellos formado por un hilo conductor de cobre
(2.1), provisto de su correspondiente aislamiento polimérico (3),
manteniéndose agrupados los cuatro conductores (2) de cada cuadrete
mediante una ligadura (4).
Los cuatro cuadretes (1) que constituyen así el
núcleo del cable quedan agrupados mediante una envolvente (5),
constituida habitualmente por cintas longitudinales o helicoidales
de polipropileno (PP) o de tereftalato de polietileno (PET).
Todo este conjunto es recubierto mediante la
correspondiente cubierta (6) que, habitualmente, se constituye por
materiales metálicos o plásticos. En el caso de cubiertas (6)
metálicas éstas pueden ser de aluminio, cobre, acero y pueden
adoptar la forma de cintas longitudinales, helicoidales, hilos o
flejes.
En el caso de cubiertas (6) plásticas, estas
suelen ser de polietilenos de baja, media y alta densidad (LDPE,
MDPE o HDPE); policloruro de vinilo (PVC) o
etileno-vinil-acetato (EVA) más
hidróxido de aluminio o de magnesio denominado por el anagrama
"ZHLS".
Hasta aquí, todo lo descrito corresponde a una
realización convencional de un cable eléctrico.
De acuerdo con la presente invención y tal y
como se representa en la figura 3, entre los conductores (2) se
introduce un compuesto intumescente (7) que rellena todos los
intersticios existentes entre tales conductores (2), así como entre
los cuadretes (1) y la respectiva envolvente (5).
En las figuras 4 y 5 se muestra un posible
ejemplo de aplicación del compuesto intumescente (7), según el
cual, se utiliza, como un posible ejemplo no limitativo de
realización práctica, una tolva (8) en la que se introduce el
material constitutivo del compuesto intumescente (7).
A través de un tornillo sinfín (9) y una
boquilla (10) se inyecta el compuesto intumescente (7) que rellena
los intersticios que existen entre los hilos conductores (2).
En los extremos de la boquilla (10) hay unas
capuchas de goma (11a y 11b) adaptables en su medida al número de
conductores (2) y a los diferentes diámetros de estos; de manera
que las capuchas (11a y 11b) eliminan el exceso del compuesto
intumescente (7) y evitan su fuga, manteniendo la presión.
El núcleo del cable entra por la parte de la
capucha (11a) y dentro de la boquilla (10) recibe el compuesto
intumescente (7); de manera que dicho núcleo sale por la capucha
(11b) con el compuesto intumescente (7) recubriendo a los
conductores (2).
El compuesto intumescente (7) queda adherido a
los conductores (2), al menos el tiempo suficiente para que, en
una fase posterior se aplique la correspondiente ligadura (4) que
mantiene en un paquete de estable unidad de conjunto a los cuatro
conductores (2) y al compuesto intumescente (7) que rellena los
intersticios entre los conductores (2) y los envuelve.
Esta ligadura (4) puede ser de forma helicoidal
o longitudinal y, preferentemente, será de un material sintético
tal como el poliéster.
En una fase posterior y una vez que se han
conformado así los cuatro cuadretes (1) se disponen tal y como han
de ir dentro del cable. En este punto se rellena el espacio entre
ellos con el mencionado compuesto intumescente (7) que llena así
todos los espacios libres entre los cuadretes (1) y la envolvente
(5), para finalmente disponer la cubierta (6).
Es evidente que en nada se altera la esencia de
la invención si en lugar de un cable con cuatro cuadretes (1), es
decir con dieciséis conductores (2), el cable tuviera un mayor o
menor número de conductores (2), pudiendo ser incluso un cable
simple de un solo conductor (2), con un par o más pares de
conductores, con un cuadrete o más cuadretes de conductores (2) o
con cualquier otra distribución posible, sin que ello modifique en
nada a la invención.
En efecto, la esencia de la invención radica en
la disposición del compuesto intumescente (7) rellenando, al
menos, los intersticios dejados entre los conductores (2) y
opcionalmente también el espacio comprendido entre los conductores
(2) y la correspondiente envolvente (5).
El compuesto intumescente (7), es un material
pastoso que, preferentemente será en base acuosa o en base glicol.
En cualquiera de ambos casos, al alcanzar la temperatura de
evaporación, la base comienza a evaporarse del compuesto (7), lo
que da origen a la creación de unas celdillas dentro del compuesto
(7) y al consiguiente descenso de su densidad, produciéndose una
expansión del compuesto intumescente (7) que recubre así a los
conductores (2).
Es importante tener en cuenta que esta expansión
del compuesto intumescente (7) se produce justo en el rango de
temperaturas en el que las cubiertas poliméricas de aislamiento (3)
de los hilos conductores (2.1) se ven afectadas; de manera que el
compuesto intumescente (7) ya expandido reemplaza a las cubiertas
de aislamiento (3) de los hilos conductores (2.1), garantizando y
manteniendo el necesario aislamiento entre los hilos conductores
(2.1), lo que permite que el cable siga funcionando un tiempo
suficiente (supervivencia al fuego), lo cual es fundamental cuando
el cable se dedica a suministrar información o señalización que
sean requeridos para la evacuación rápida y segura y/o para la
lucha contra el fuego.
En las figuras 6 y 7 se representa una posible
variante de realización práctica de la invención, según la cual, el
compuesto intumescente (7) se aplica conformado previamente según
unos elementos tubulares (7.1), formados por una funda exterior
tubular de un material sintético estanco, tal como el polietileno,
y un relleno interior del compuesto (7); de manera que estos
elementos tubulares (7.1) adoptan una configuración filiforme a
modo de cables que se trenzan entre los cuadretes (1) y, en su
caso, entre los conductores (2), con una función idéntica a la ya
descrita.
En este caso, los conductores (2), bien sean
conductores aislados, pares o cuadretes, se aportan a una máquina
cableadora junto a los elementos tubulares (7.1) del compuesto
intumescente; de manera que se combinan todos ellos en posiciones y
distribución que dependerá en cada caso del diseño de cada cable y
al número de sus elementos constitutivos.
También se ha previsto que el compuesto
intumescente (7), en lugar de aplicarse en la forma de una masa
pastosa o de elementos tubulares (7.1) se haga en pequeñas
unidades, a modo de cápsulas o micro-cápsulas, con
las que se rellenarían los intersticios entre los conductores
(2).
En las dos opciones de elementos tubulares (7.1)
y de micro-cápsulas, el compuesto intumescente (7)
no está en contacto directo con la cubierta polimérica aislante (3)
de los conductores (2); de manera que se evita así que la humedad
pueda afectar a las características de algunos tipos de cables que
requieran de unas exigentes condiciones de funcionamiento.
En este sentido se ha previsto que, para el caso
de que el compuesto intumescente (7) sea en base acuosa que se
aplique directamente en la forma de una masa pastosa que está en
contacto directo con las cubiertas poliméricas aislantes (3) de los
conductores (2) y a fin de evitar que, al constituirse dicho
compuesto (7) sobre una base acuosa, la componente de agua genere
un grado de humedad que afecte a las características de dichos
cables de exigentes condiciones de funcionamiento, se evite dicha
humedad actuando sobre dicho compuesto (7) o sobre las cubiertas
(3) mediante soluciones, tales como:
.- Incorporar la base de agua al compuesto
intumescente (7) en la forma de una mezcla con un
oligo-elemento; de manera que, solo cuando se
alcancen las temperaturas provocadas por un incendio, se separe el
oligo-elemento del agua, evaporándose entonces esta
última.
.- Proceder a revestir las cubiertas poliméricas
aislantes (3) mediante un revestimiento pelicular que evite la
problemática de la humedad.
En cualquiera de las opciones se cumple la
condición fundamental de la invención ahora preconizada, en cuanto
a la expansión del compuesto intumescente (7) al alcanzar un rango
de temperaturas.
En el caso de que el compuesto intumescente (7)
sea en base acuosa, su composición cualitativa y cuantitativa, en
cuanto a sus componentes fundamentales, es la siguiente:
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En el caso de que sea en base glicol, su
composición, en cuanto a sus componentes fundamentales, es:
\vskip1.000000\baselineskip
De acuerdo con lo anterior, un posible ejemplo
de realización práctica de dicho compuesto intumescente (7) en
base acuosa, es:
En la realización del compuesto intumescente (7)
en base acuosa, variando los porcentajes en peso del agua y del
glicol se puede modificar la temperatura a la que se expande el
compuesto (7). Con más cantidad en peso de agua el compuesto (7) se
expande a menor temperatura y con menor cantidad de agua a mayor
temperatura. Es decir que una mayor aportación de glicol al agua
eleva el punto de ebullición de esta última y, por consiguiente, el
punto de expansión del compuesto (7).
El dióxido de silicio o sílice (SiO_{2}) tiene
como propiedades de interés la resistencia a la abrasión; un buen
aislamiento eléctrico y una alta estabilidad térmica. Además tiene
propiedades como compuesto refractario al presentar una baja
expansión térmica, un alto punto de fusión y una buena resistencia
mecánica a altas temperaturas.
La alúmina u óxido de aluminio (Al_{2}O_{3})
tiene como propiedades de interés la alta resistencia a la
compresión; su resistencia mecánica y su resistencia a la abrasión.
Además tiene también propiedades como compuesto refractario, ya que
es un material de alto carácter refractario en si mismo, siendo muy
resistente a gran variedad de productos químicos a elevadas
temperaturas; a la vez que tiene una elevada conductividad térmica;
es resistente a impactos térmicos y ofrece una alta resistencia
eléctrica a elevadas temperaturas. La conductividad térmica es
importante ya que de acuerdo con la solución preconizada es
necesario que el compuesto intumescente (7) alcance la temperatura
en la que comienza su proceso de evaporación de la base líquida y
consiguiente expansión en el momento que se produce el deterioro de
las cubiertas (3).
El glicol, también denominado etilenglicol o
monoetilenglicol (MEG) presenta un punto de fusión de -13°C, un
punto de ebullición de 197,2°C y una solubilidad total en agua.
El polietilenglicol (PEG), también denominado
óxido de polietileno, tiene un punto de fusión desde -50°C a -6,2°C
y un punto de ebullición de 137,8°C a 287,4°C; a la vez que
presenta una solubilidad total en agua. Como polietilenglicol son
válidos los de bajo peso molecular como por ejemplo el
dietilenglicol, trietilenglicol, tetraetilenglicol o
dipropilenglicol.
La adición del glicol y del polietilenglicol al
compuesto intumescente (7) tiene como misión regular el contenido
de agua; controlar la temperatura a la que se produce la expansión
del compuesto (7); evitar la congelación de este último y
suavizarlo para facilitar su aplicación; cumpliendo funciones de
plastificante y aglutinante, así como de conservación y
estabilización.
Se han realizado ensayos con cables provistos
del compuesto intumescente (7) y dado que el incremento de
temperaturas en el interior del núcleo del cable es lineal con el
tiempo, se ha analizado el proceso y el porcentaje de expansión del
compuesto intumescente (7) y se ha podido comprobar que la máxima
expansión se produce en el intervalo comprendido entre los 100°C y
los 150°C (máxima pendiente).
En este ensayo los conductores (2) presentaban
un aislamiento polimérico (3) de polietileno que es el más
habitual y cuya temperatura de reblandecimiento oscila entre los
110°C, para el de baja densidad, y los 140°C para el de alta
densidad.
Vemos así que el intervalo de máxima expansión
contiene la temperatura de reblandecimiento del aislamiento (3); de
manera que cuando el aislamiento (3) comienza a reblandecerse el
compuesto intumescente lo va sustituyendo mediante su proceso
expansivo. En este punto es importante tener en cuenta que mientras
dura el proceso de expansión al ir evaporándose la base líquida no
se alcanza una temperatura que pueda afectar a las cubiertas (3) y
en el momento que toda la base líquida se ha evaporado y la
temperatura comienza a afectar a las cubiertas (3), entonces el
compuesto (7) se expansiona reemplazando a las cubiertas (3) y
funcionando además de como un aislante de los conductores (2), como
un escudo térmico.
Hay que tener en cuenta que la viscosidad del
aislamiento polimérico (3) (polietileno) disminuye inversamente con
la temperatura; mientras que la fuerza de arrastre del compuesto
intumescente (7) es directamente proporcional respecto de la
temperatura. Además la viscosidad del compuesto (7) también aumenta
con la temperatura.
Ambos fenómenos se producen en el interior del
cable durante un incendio, siendo fundamental que la fuerza de
arrastre del compuesto intumescente (7) sea superior a la
viscosidad del aislamiento polimérico (3) para que lo pueda
sustituir.
También es importante tener en cuenta que la
viscosidad del aislamiento (3) de polietileno disminuye con la
presión (se trata de un líquido no newtoniano) y dentro del núcleo
del cable la expansión del compuesto (7) produce un incremento de
la presión, lo que ayuda a disminuir la viscosidad del aislamiento
(3) favoreciendo su sustitución por dicho compuesto (7).
Se ha previsto la posibilidad de utilizar
conductos (2) del tipo denominado de cobre esmaltado, es decir de
los que sus hilos conductores (2.1) están formados por un alma de
cobre con un recubrimiento de esmalte que no se deteriora hasta
alcanzar temperaturas comprendidas entre los 200°C y 400°C, según
el tipo de esmalte empleado.
De esta forma se garantiza que los conductores
(2) van a estar aislados entre sí por el esmalte de recubrimiento
hasta no alcanzar la temperatura de deterioro de dicho esmalte y
que para cuando se alcance esta temperatura en el compuesto
intumescente (7) se ha evaporado plenamente su base líquida y se ha
expansionado el propio compuesto (7) constituyéndose así en el
nuevo aislamiento de los conductos (2) y en un escudo térmico de
estos. Es decir que el esmalte garantiza que durante el proceso de
expansión del compuesto (7) los conductores (2) se mantienen
aislados entre sí.
Además de los aspectos ya comentados es también
fundamental controlar el volumen necesario de la expansión del
compuesto (7) y, por consiguiente, cuanto debe ser el peso del
compuesto (7) a aportar según las características de cada cable, ya
que una carencia del compuesto (7) supone una protección pobre y un
exceso puede deteriorar el cable.
Claims (11)
1. Cable eléctrico resistente al fuego,
caracterizado porque alrededor del correspondiente conductor
o conductores (2) se incorpora un compuesto pastoso intumescente
(7) que rellena todos los intersticios existentes entre tales
conductores (2); este compuesto (7) se determina sobre una base
líquida, la cual, justo en el rango de temperaturas, en el que las
cubiertas aislantes (3) de material polimérico de los conductores
(2) se ven afectadas, entra en ebullición, produciéndose la
consiguiente evaporación de dicha base líquida y una expansión del
compuesto (7); de manera que el compuesto (7), ya expandido,
recubre a los hilos conductores (2.1) de los conductores (2),
reemplazando a las cubiertas (3) y manteniendo el necesario
aislamiento eléctrico entre tales hilos conductores (2.1) durante
un tiempo de seguridad que garantiza la supervivencia al fuego del
cable.
2. Cable eléctrico resistente al fuego, en todo
de acuerdo con la anterior reivindicación, caracterizado
porque en el caso de que el cable se componga de pares o cuadretes
(1), el compuesto intumescente (7) se dispone, al menos, entre los
conductores (2) así como entre éstos y la correspondiente ligadura
(4); habiéndose previsto también su incorporación entre los pares o
cuadretes (1) y la respectiva envolvente (5).
3. Cable eléctrico resistente al fuego, en todo
de acuerdo con las reivindicaciones primera y segunda,
caracterizado porque el compuesto (7) puede ser en base
acuosa.
4. Cable eléctrico resistente al fuego, en todo
de acuerdo con las reivindicaciones primera y segunda,
caracterizado porque el compuesto (7) puede ser en base
glicol.
5. Cable eléctrico resistente al fuego, en todo
de acuerdo con la tercera reivindicación, caracterizado
porque según una realización preferente, cuando el compuesto (7) es
en base acuosa, el resto de sus componentes fundamentales son
dióxido de silicio, alúmina, glicol y polietilenglicol.
6. Cable eléctrico resistente al fuego, en todo
de acuerdo con las reivindicaciones tercera y quinta,
caracterizado porque cuando el compuesto (7) es en base
acuosa, el tanto por ciento en peso de sus componentes
fundamentales está comprendido entre los valores siguientes:
7. Cable eléctrico resistente al fuego, en todo
de acuerdo con la cuarta reivindicación, caracterizado
porque, según una realización preferente, cuando el compuesto (7)
es en base glicol, el resto de sus componentes fundamentales son
dióxido de silicio, alúmina, glicol y polietilenglicol.
8. Cable eléctrico resistente al fuego, en todo
de acuerdo con las reivindicaciones cuarta y séptima,
caracterizado porque cuando el compuesto (7) es en base
glicol, el tanto por ciento en peso de sus componentes
fundamentales está comprendido entre los valores siguientes:
9. Cable eléctrico resistente al fuego, en todo
de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado
porque, el compuesto intumescente (7) se aplica en la forma de una
pasta que rellena los intersticios entre los conductores (2)
manteniéndose adherida a estas hasta que es fijada mediante la
ligadura (4).
10. Cable eléctrico resistente al fuego, en todo
de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado
porque el compuesto intumescente (7) se aplica dentro de una
envolvente propia, bien mediante la forma de cápsulas o
microcápsulas; o bien con la forma de un elementos tubular (7.1)
formado por una funda tubular exterior de un material sintético
estanco rellena del compuesto intumescente, trenzándose estos
elementos tubulares (7.1) junto a los propios conductores (2).
11. Cable eléctrico resistente al fuego, en todo
de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado
porque se ha previsto que el hilo conductor (2.1) de cada conductor
(2) presente un recubrimiento tipo esmalte que no se deteriora
hasta alcanzar altas temperaturas, garantizando así el necesario
aislamiento entre los hilos conductores (2.1) hasta que se haya
producido toda la evaporación de la base líquida del compuesto
intumescente (7) y este se haya expansionado reemplazando a las
cubiertas (3) y constituyéndose así ya entonces dicho compuesto (7)
en el nuevo aislamiento de los conductores (2) y en un escudo
térmico para éstas.
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| ES200702430A ES2328000A1 (es) | 2007-09-12 | 2007-09-12 | Cable electrico resistente al fuego. |
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- 2007-09-12 ES ES200702430A patent/ES2328000A1/es active Pending
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- 2008-09-12 WO PCT/IB2008/002376 patent/WO2009034459A2/es active Application Filing
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| WO2009034459A2 (es) | 2009-03-19 |
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