ES2568645T3

ES2568645T3 - Cable eléctrico apto para asegurar la continuidad de distribución de energía eléctrica en caso de incendio

Info

Publication number: ES2568645T3
Application number: ES10737984.4T
Authority: ES
Inventors: Bruno Weider; Markus Gasser; Yannick Buser; Christelle Mazel; Arnaud Piechaczyk
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2010-06-10
Publication date: 2016-05-03
Anticipated expiration: 2030-06-10
Also published as: FR2946789A1; BRPI1011524A2; WO2010142917A1; EP2441076A1; EP2441076B1; AU2010258513A1; KR101688505B1; CA2762001A1; CL2011003125A1; CA2762001C; FR2946789B1; KR20120027053A

Abstract

Cable eléctrico que comprende uno o varios conductores eléctricos aislados, comprendiendo cada uno de los indicados conductores eléctricos aislados un conductor eléctrico rodeado por una capa aislante, comprendiendo la capa aislante una primera capa (2a) polimérica de tipo capa ceramizante que rodea el conductor eléctrico, obteniéndose la primera capa (2a) a partir de una primera composición que comprende una matriz polímera a base de polímero termoplástico, y al menos una carga formadora de cerámica, caracterizado por que la capa aislante comprende además una segunda capa (2b) polimérica reticulada que rodea la indicada primera capa, obteniéndose la segunda capa (2b) a partir de una segunda composición que comprende una matríz polímera a base de poliolefina y que no incluye sustancialmente ni carga formadora de cerámica, ni compuesto halogenado.

Description

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Referencia del cable: 1 2 3 4 5 6 7 8

Número total N de conductores eléctricos: 5 5 5 5 4 5 5 4

Superficie de la sección transversal de cada uno de los conductores eléctricos (mm2): 1,5

Tipo de la capa aislante de los N-1 conductores eléctricos: Bicapa Bicapa Bicapa Bicapa Bicapa Bicapa Monocapa Bicapa

Naturaleza de la capa interna de la capa aislante: Capa termoplástica ceramizante 1 Capa termoplástica ceramizante 1 Capa termoplástica ceramizante 1 Capa termoplástica ceramizante 1 Capa termoplástica ceramizante 1 Capa de silicona Capa termoplástica ceramizante 1 Capa termoplástica ceramizante 2

Naturaleza de la capa externa de la capa aislante: XLPE no cargada XLPE no cargada XEVA cargada XEVA cargada XEVA cargada XEVA cargada Capa termoplástica ceramizante 3

Espesor de la capa interna (mm): 0,53 0,52 0,39 0,40 0,50 0,40 0,65 0,40

Espesor de la capa externa (mm): 0,11 0,12 0,36 0,36 0,50 0,40 0,40

Espesor de la capa aislante (espesor capa

9 10

interna + espesor capa externa) (mm): 0,64 0,64 0,75 0,76 1,00 0,80 0,65 0,80

Tipo de relleno: Cohesión 2 Cohesión 1 Sin relleno Cohesión 1 Cohesión 1 Sin relleno Sin relleno Cohesión 1

Espesor del relleno (mm): 0,69 0,82 - 0,69 0,50 - - 0,50

Naturaleza de

la envoltura: Envoltura HFFR

exterior

Espesor de la envoltura exterior (mm): 1,00 0,99 0,94 1,17 1,00 1,00 1,00 1,00

Tabla 1a

11

Referencia del cable: 9 10 11

Número total N de conductores eléctricos: 4 4 4

Tipo de la capa aislante de los N-1 conductores eléctricos: Bicapa Bicapa Bicapa

Naturaleza de la capa interna de la capa aislante: Capa termoplástica ceramizante 4 Capa termoplástica ceramizante 4 Capa termoplástica ceramizante 4

Naturaleza de la capa externa de la capa aislante: XLPE sin carga XEVA cargada XEVA cargada

Espesor de la capa interna (mm): 0,5 0,5 0,5

Espesor de la capa externa (mm): 0,5 0,5 0,5

Espesor de la capa aislante (espesor capa interna + espesor capa externa) (mm): 1 1 1

Tipo de relleno: Cohesión 1 Cohesión 1 Cohesión 1

Espesor del relleno (mm): 0,5 0,5 0,5

Naturaleza de la envoltura exterior: Envoltura HFFR

Espesor de la envoltura exterior (mm): 1,8 1,8 1,8

Tabla 1a (continuación)

Referencia del cable: 1 2 3 4 5 6 7 8

Capa aislante del conducto eléctrico aislado conectado a tierra

Naturaleza de la capa aislante: Monocapa Monocapa Monocapa Bicapa Bicapa Bicapa Monocapa Monocapa

Naturaleza de la capa aislante: XLPE sin carga XLPE cargado XLPE cargado Idéntica a la bicapa de la capa aislante de los N-1 conductores eléctricos del cable 4 Idéntica a la bicapa de la capa aislante de los N-1 conductores eléctricos del cable 5 Idéntica a la bicapa de la capa aislante de los N-1 conductores eléctricos del cable 6 Capa termoplástica ceramizante 1 Capa termoplástica ceramizante 2

Espesor de la capa aislante (mm): 0,57 0,68 0,60 0,57 1,00 0,80 0,57 0,57

12 13

Tabla 1b

Referencia del cable: 9 10 11

Capa aislante del conductor eléctrico aislado conectado a tierra

Naturaleza de la capa aislante: Bicapa Bicapa Monocapa

Naturaleza de la capa aislante: Idéntica a la bicapa de la capa aislante de los N-1 conductores eléctricos del cable 9 Idéntica a la bicapa de la capa aislante de los N-1 conductores eléctricos del cable 10 XLPE sin carga

Espesor de la capa aislante (mm): 1 1 1

Tabla 1b (continuación)

En la tabla 1:

-los términos « Capa termoplástica ceramizante 1 » hacen referencia a una capa obtenida a partir de un material no reticulado de EVA que comprende de 100 a 200 partes en peso de una mezcla de dos cargas refractarias tales como mica moscovita (de 50 a 150 partes en peso) y de CaO (de 5 a 50 partes en peso),

5 y de 5 a 50 partes en peso de borato de zinc, expresándose las partes en peso con relación a 100 partes en peso de EVA;

-los términos « Capa termoplástica ceramizante 2 » hacen referencia a una capa obtenida a partir de un material no reticulado de PEO que comprende de 100 a 200 partes en peso de óxido de magnesio y de 5 a 50 partes en peso de borato de zinc, expresándose las partes en peso con relación a 100 partes en peso

10 de PEO;

-los términos « Capa termoplástica ceramizante 3 » hacen referencia a una capa obtenida a partir de un material no reticulado de PEO que comprende de 100 a 200 partes en peso de mica moscovita y de 5 a 50 partes en peso de borato de zinc, expresándose las partes en peso con relación a 100 partes en peso de PEO;

15 -los términos « Capa termoplástica ceramizante 4 » hacen referencia a una capa obtenida a partir de un material no reticulado de PEO que comprende de 100 a 200 partes en peso de óxido de magnesio (MgO), expresándose las partes en peso con relación a 100 partes en peso de PEO;

-los términos « Capa de silicona » hacen referencia a una capa obtenida a partir de un material reticulado de poliorganosiloxano comercializado por la Sociedad Wacker bajo la referencia R502/75;

20 -el término « XLPE no cargado » hace referencia a un material reticulado de polietileno no cargado comercializado por la Sociedad BOREALIS bajo la referencia Visico 4423;

-los términos « XEVA cargado » hacen referencia a un material reticulado de EVA que comprende cargas ignífugas, comercializado por la Sociedad Padanaplast bajo la referencia Cogegum GFR 360;

-los términos « XLPE cargado » hacen referencia a un material reticulado de polietileno que comprende 25 cargas ignífugas, comercializado por la Sociedad Padanaplast bajo la referencia Cogegum GFR 325;

-los términos « Cohesión 1 » hacen referencia a un material de relleno (o de carga) HFFR, comercializado por la Sociedad CONDOR bajo la referencia CC420;

-los términos « Cohesión 2 » hacen referencia a un material de relleno (o de carga) HFFR, comercializado por la Sociedad CONDOR bajo la referencia Confill D-F0704;

30 -los términos « Espesor del relleno » hacen referencia al espesor del relleno comprendido entre la periferia interna de la envoltura exterior y la periferia externa de la capa aislante del conductor eléctrico aislado;

-los términos « Envoltura HFFR » hacen referencia a un material HFFR no reticulado de poliolefina comercializado por la Sociedad Polyone bajo la referencia ECCOH 5860.

Ensayos de resistencia al fuego

35 Cada uno de los cables referenciados de 1 a 7 en la tabla 1 experimentaron ensayos de resistencia al fuego. Los ensayos de resistencia al fuego fueron realizados según las dos normas siguientes: IEC 60331-21 y DIN 4102-12.

La norma IEC 60331-21 consiste en someter un cable eléctrico a su tensión nominal cuando se suspende horizontalmente por encima de una llama de al menos 750oC durante un tiempo determinado pero sin tensión mecánica. Se comprueba en este tiempo si se produce cortocircuito o ruptura de los conductores eléctricos. El ensayo tiene éxito

40 cuando no existe cortocircuito, ni ruptura de los conductores eléctricos durante el ensayo y los 15 minutos que siguen. El cable eléctrico que ha cumplido con el ensayo durante 30 minutos es clasificado entonces FE30. Cuando cumple con el ensayo durante 90 minutos o durante 180 minutos, se clasifican respectivamente como FE90 y FE180.

La norma DIN 4102-12 consiste en someter un cable eléctrico con sus dispositivos de fijación en un horno de 3 metros de largo como mínimo durante un tiempo determinado según una curva de temperatura normalizada (ISO 834). 45 Además, el cable eléctrico y sus dispositivos de fijación se someten al peso máximo admisible y a las cargas prescritas. Los conductores eléctricos al encontrarse bajo su tensión de servicio no deben ni romperse, ni dar lugar a cortocircuitos de lo contrario el ensayo sería considerado como un fracaso. El cable eléctrico que ha cumplido con el ensayo durante 30 minutos a 842oC se clasifica entonces E30. Cuando cumple con el ensayo durante 60 minutos a 945oC o durante 90 minutos a 1006oC, se clasifica entonces respectivamente E60 y E90. Este tipo de ensayo parecido a la realidad de un

50 incendio se refiere no solamente al cable eléctrico sino también a los sistemas de fijación de dicho cable.

La tabla 2 dada a continuación muestra los resultados muy satisfactorios de los ensayos de resistencia al fuego de los cables eléctricos según la presente invención (cables referenciados de 1 a 5 y 9 a 11) conforme a la norma IEC 60331

14

21. Se puede igualmente observar que incluso sin relleno, el cable referenciado 3, según la presente invención, cumplía con esta norma de forma destacable.

Además, la presencia de un relleno permite cumplir más fácilmente con la norma DIN 4102-12 (cables referenciados 1, 2, 4, 5, 10 y 11).

5 Por otro lado, se observan resultados muy satisfactorios con los cables referenciados 9 a 11 cuyas capas internas respectivas comprenden, como carga formadora de cerámica, únicamente una carga refractaria.

A la vista de los resultados de los cables referenciados 10 y 11, se aprecia igualmente que la asociación por una parte, de una capa interna que comprende, como carga formadora de cerámica, únicamente una carga refractaria, y por otra parte una capa externa reticulada a base de un polímero de etileno cargado que comprende particularmente una carga

10 ignífuga, permiten cumplir de forma particularmente sorprendente la norma DIN 4102-12.

Por último, los cables referenciados 1 a 5 y 9 a 11 tienen propiedades de resistencia al fuego al menos equivalentes, incluso mejores, que el cable referenciado con 6 cuyo precio de coste es mucho más importante (debido a la presencia de poliorganosiloxano en las capas aislantes de los conductores eléctricos).

Ref.: 1 2 3 4 5 6 7 8

del

cable

IEC 6033121: FE180 (>180min) FE180 (>180min) FE180 (>180min) FE180 (>180min) FE180 (>180min) FE180 (>180min) FE90 (>90min) (no pasa FE180) FE90 (>90min) (Ensayo FE180 no realizado)

DIN 410212: E30 (>30min) E30 (>30min) fracaso E30 (>30min) E30 (>30min) fracaso fracaso fracaso

15 Tabla 2

Referencia del cable: 9 10 11

IEC 60331-21: FE180 FE180 FE180

(> 180 min)
(> 180 min): (>180 min)

DIN 4102-12: fracaso E30 E30

(>30 min): (> 30 min)

Tabla 2 (continuación) Ensayo de resistencia eléctrica

Los cables referenciados 2, 4 y 8 en la tabla 1 experimentaron ensayos de resistencia eléctrica, siendo las envolturas 20 exteriores de los indicados cables previamente quitadas. Los ensayos de resistencia eléctrica se realizaron según la

norma IEC 60502-1 (párrafo 17.2). La norma IEC 60502-1 consiste en sumergir una corona de conductores eléctricos aislados de 5 metros de longitud mínima en el agua a la temperatura máxima de los conductores eléctricos en servicio normal (ej: 90oC) durante al menos 1 hora antes del ensayo. Luego se aplicó una tensión continua comprendida entre los 80V y los 500V entre la

25 corona de conductores eléctricos aislados y el agua durante un tiempo suficiente (entre 1 y 5 minutos). Por último, la resistividad transversal se calculó a partir de la resistencia de aislamiento según la fórmula siguiente:

ρ = 2πRL / ln (D/d) en la cual: ρ es la resistividad transversal en Ohm.m,

30 R = resistencia de aislamiento en Ohm, L = longitud del conductor aislado en m, D = diámetro exterior de la envoltura aislante en mm, y

15

d = diámetro interior de la envoltura aislante en mm.

La tabla 3 dada a continuación muestra los resultados muy satisfactorios de los ensayos de resistencia eléctrica de los cables eléctricos según la presente invención (cables referenciados 2, 4 y 10) contrariamente al cable de referencia 8 según la técnica anterior.

Referencia del cable: 2 4 8 10

ρ (Ohm.m) a 90oC: > 1.108 2.1012 6.106 > 1.107

5 Tabla 3 Ensayo de la deformación en caliente bajo carga

La norma NF EN 60811-2-1 describe la medición de la deformación en caliente de un material bajo carga. El ensayo correspondiente es corrientemente designado por el anglicismo Hot Set Test.

Consiste concretamente en lastrar un extremo de una pieza de ensayo de material con una masa correspondiente a la

10 aplicación de una tensión equivalente a 0,2 MPa, y en colocar el conjunto en una estufa calentada a 200+/-1oC durante un tiempo de 15 minutos. Al término de este tiempo, se determina el alargamiento en caliente bajo carga de la pieza de ensayo, expresado en %. La masa suspendida se retira entonces, y la pieza de ensayo se mantiene en la estufa durante 5 minutos más. El alargamiento permanente restante, igualmente llamado de remanencia, se midió entonces antes de ser expresado en %.

15 Se recuerda que cuanto más se reticula un material, más bajos serán los valores de alargamiento y de remanencia. Se precisa por otro lado que en el caso en que una pieza de ensayo se rompiese en el transcurso del ensayo, bajo la acción conjugada de la tensión mecánica y de la temperatura, el resultado del ensayo se consideraría entonces lógicamente como un fracaso.

Este ensayo se realizó sobre la capa aislante de los N-1 conductores eléctricos de los cables referenciados 1 a 11. Los 20 resultados se reagrupan en la tabla 4 dada a continuación.

Ref. del cable: 1 2 3 4 5 6 7 8

Ensayo de deformación en caliente: Superado Superado Superado Superado Superado Superado No superado No superado

Tabla 4

Referencia del cable: 9 10 11

Ensayo de deformación en caliente: Superado Superado Superado

Tabla 4 (continuación)

Se aprecia que las capas aislantes conformes a la invención (cables referenciados 1 a 5 y 9 a 11) pasan con éxito la

25 norma NF EN 60811-2-1, en el sentido de que el alargamiento bajo carga y la remanencia son respectivamente inferiores al 175% y al 25%. Incluso si el aislante bicapa del cable con la referencia 6 pasa igualmente de forma satisfactoria esta norma, es bueno recordar que presenta propiedades de resistencia al fuego inferiores a las de los cables según la invención siendo menos económico ya que comprende poliorganosiloxanos.

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Claims

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