ES2605010T3

ES2605010T3 - Procedimiento continuo para fabricación de cables eléctricos

Info

Publication number: ES2605010T3
Application number: ES03817932.1T
Authority: ES
Inventors: Sergio Belli; Alberto Bareggi; Gaia Dell'anna; Cristiana Scelza; Fabrizio Donazzi
Original assignee: Prysmian SpA
Current assignee: Prysmian SpA
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2017-03-10
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: AU2003250174B2; MY139970A; JP2007515743A; CA2542986A1; AU2003250174A1; AU2003294942A1; CA2542986C; CN1820329A; WO2005015576A1; RU2006105656A; HK1101521A1; RU2317608C2; CN100514509C; NZ545519A; US7459635B2; CA2534261C; AU2003294942B2; JP2007515742A; EP1649471A1; CN1879180A

Abstract

Un procedimiento de fabricación de un cable eléctrico (1), que comprende las fases de: - alimentar (201) un conductor (2) a una velocidad de alimentación predeterminada; - extruir (210) una capa semiconductora interior (3) en la superficie exterior del citado conductor (2); - extruir (202) una capa aislante termoplástica (4) en una posición radialmente exterior al conductor (2); - extruir (310) una capa semiconductora exterior (5) alrededor de la citada capa aislante (4) obteniendo de este modo un núcleo (2a) del cable que comprende el citado conductor (2), la citada capa semiconductora interior (3), la citada capa aislante termoplástica (4) y la citada capa semiconductora exterior (5); - refrigerar (203) el citado núcleo del cable (2a); - formar (210) un blindaje metálico circunferencialmente cerrado (6) alrededor del citado núcleo del cable (2a); en el que el conductor es alimentado continuamente, de manera que el tiempo que transcurre entre el final de la fase de refrigeración (203) y el comienzo de la fase de formación de blindaje (210) es inversamente proporcional a la velocidad de alimentación del conductor (2), en el que el citado procedimiento comprende, además, la fase de aplicar un elemento de protección contra impactos (20) alrededor del citado blindaje metálico cerrado circunferencialmente (6), comprendiendo la citada fase de aplicar el citado elemento de protección contra impactos (20): - aplicar una capa polimérica no expandida (21) alrededor del citado blindaje metálico (6), y - aplicar una capa polimérica expandida (22) alrededor de la capa polimérica no expandida (21).

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento continuo para fabricacion de cables electricos

La presente invencion se refiere a un procedimiento para la fabricacion de cables electricos, en particular cables electricos para la transmision o distribucion de energfa a tension electrica media o alta.

En la presente memoria descriptiva, el termino media tension se utiliza para referirse a una tension electrica tipica- mente desde aproximadamente 1 kV a aproximadamente 60 kV y el termino alta tension se refiere a una tension electrica superior a 60 kV (tambien se usa a veces en la tecnica la expresion tension muy alta para definir tensiones mayores de aproximadamente 150 kV o 220 kV, hasta 500 kV o mas).

Los citados cables se pueden utilizar para la transmision o la distribucion tanto de corriente continua (CC) como de corriente alterna (CA).

Los cables para la transmision o distribucion a media o alta tension tienen en general un conductor metalico que esta rodeado, respectivamente, con una primera capa semiconductora interior, una capa aislante y una capa semiconductor exterior. En lo que sigue de la presente memoria descriptiva, el citado grupo de elementos se indicara con el termino "nucleo".

En una posicion radialmente exterior al citado nucleo, el cable esta provisto de un blindaje (o pantalla) metalico, generalmente de aluminio, plomo o cobre.

El blindaje metalico puede consistir en un numero de hilos o tiras metalicas, enrollados helicoidalmente alrededor del nucleo, o en un tubo continuo circunferencialmente, tal como una tira metalica conformada de acuerdo con una forma tubular y soldada o sellada para asegurar la hermeticidad.

El blindaje metalico realiza una funcion electrica mediante la creacion, en el interior del cable, como resultado del contacto directo entre el blindaje metalico y la capa semiconductora exterior del nucleo, un campo electrico uniforme de tipo radial, anulando al mismo tiempo el campo electrico externo del cable. Otra funcion adicional es la de sopor- tar corrientes de cortocircuito.

Cuando se hace en forma tubular continua circunferencialmente, el blindaje metalico tambien proporciona hermeticidad contra la penetracion de agua en la direccion radical.

Un ejemplo de escudos metalicos se describe en el documento US Re36307.

En una configuracion del tipo unipolar, el citado cable comprende ademas una vaina exterior polimerica en una posicion radialmente exterior al blindaje metalico que se ha mencionado mas arriba.

Ademas, los cables para la transmision o distribucion de energfa se proporcionan generalmente con una o mas capas para la proteccion de los citados cables contra los impactos accidentales que puedan ocurrir sobre su superficie exterior. Los impactos accidentales en un cable se pueden producir, por ejemplo, durante el transporte del mismo o durante la etapa de instalacion del cable en una zanja excavada en el suelo. El citado impacto accidental puede causar una serie de danos estructurales al cable, incluyendo la deformacion de la capa aislante y el desprendimiento de la capa aislante de las capas semiconductoras, danos que pueden causar variaciones en los esfuerzos produci- dos por la tension electrica de la capa aislante con una consecuente disminucion de la capacidad de aislamiento de la citada capa.

Los cables de aislamiento reticulados son conocidos y su proceso de fabricacion se describe, por ejemplo, en los documentos EP1288218, EP426073, US2002 / 0143114 y US4469539.

La reticulacion del aislamiento del cable se puede hacer ya sea mediante el uso de la denominada reticulacion por silano o mediante el uso de peroxidos.

En el primer caso, el nucleo del cable que comprende el aislamiento extruido que rodea el conductor, se mantiene durante un penodo relativamente largo de tiempo (horas o dfas) en un ambiente que contiene agua (ya sea lfquida o en forma de vapor, tal como la humedad ambiente), de tal manera que el agua pueda difundirse a traves del aislamiento para hacer que se produzca la reticulacion. Esto requiere que el nucleo del cable sea enrollado en bobinas de longitud fija, hecho que impide inherentemente que se realice un proceso continuo.

En el segundo caso, la reticulacion se produce por la descomposicion de un peroxido a temperatura y presion relativamente altas. Las reacciones qmmicas que tienen lugar generan subproductos gaseosos a los que se debe permitir que se difundan a traves de la capa de aislamiento no solo durante el tiempo de curado, sino tambien despues del curado. Por lo tanto se tiene que proporcionar una etapa de desgasificacion durante la cual el nucleo del cable se almacena durante un penodo de tiempo suficiente para eliminar tales subproductos gaseosos antes de que otras capas adicionales se apliquen sobre el nucleo del cable (en particular en el caso de que tales capas sean estancas

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al gas o sustancialmente estancas al gas, tal como en el caso en el que se aplica una capa metalica plegada longi- tudinalmente).

En la experiencia practica del solicitante, en ausencia de una etapa de desgasificacion antes de la aplicacion de capas adicionales, puede ocurrir que, en condiciones ambientales particulares (por ejemplo una irradiacion solar notable del nucleo del cable) los citados subproductos se expandan causando asf deformaciones no deseadas del blindaje metalico y / o de la vaina exterior polimerica.

Ademas, en el caso de que no se proporcione una etapa de desgasificacion, los subproductos gaseosos (por ejemplo, metano, acetofenona, alcohol cummico) permanecen atrapados dentro del nucleo del cable debido a la presen- cia de las capas adicionales aplicadas al mismo y se pueden salir del cable solamente a traves de los extremos del mismo. Esto es particularmente peligroso, ya que algunos de los citados subproductos (por ejemplo, el metano) son inflamables y por lo tanto se pueden producir explosiones, por ejemplo durante la colocacion o el empalme de los citados cables en la zanja cavada en el suelo. Ademas, en ausencia de una etapa de desgasificacion antes de la aplicacion de capas adicionales, puede suceder que se encuentre que la porosidad en el aislamiento pueda deterio- rar las propiedades electricas del aislamiento.

Un procedimiento para producir un cable con aislamiento termoplastico se describe en el documento WO02 / 47092, a nombre del mismo solicitante, en el que se produce un cable por extrusion pasando a traves de un mezclador estatico un material termoplastico, que comprende un polfmero termoplastico mezclado con un lfquido dielectrico, siendo aplicado tal material termoplastico alrededor de un conductor por medio de un cabezal de extrusion. Despues de una etapa de refrigeracion y de secado, el nucleo del cable se almacena en un carrete y a continuacion se aplica un blindaje metalico colocando helicoidalmente tiras delgadas de cobre o de hilos de cobre sobre el nucleo de cable. A continuacion, una vaina exterior de polfmero completa el cable.

No se contemplo el suministro continuo del nucleo del cable con aislamiento extruido a la unidad de aplicacion del blindaje. De hecho, el blindaje era de un tipo adecuado solamente para un proceso de aplicacion no continuo, ya que requiere el uso de bobinas montadas en un aparato rotativo, como se explica adicionalmente en lo que sigue.

El solicitante ha percibido que la presencia de una fase de reposo durante la produccion de cables, por ejemplo para curar o con fines de desgasificacion, es indeseable debido a que limita la longitud de cada pieza de cable (se requiere el almacenamiento sobre carretes de cables), introduce problemas de espacio y logfsticos en la factona, prolonga el tiempo de fabricacion del cable y, por ultimo, aumenta el coste de produccion del cable.

De acuerdo con un aspecto de la presente invencion, el solicitante ha percibido que un cable puede ser producido de una manera especialmente conveniente mediante un procedimiento continuo, es decir, en ausencia de fases de reposo o de almacenamiento intermedio, mediante el uso de un material de aislamiento termoplastico en combina- cion con un blindaje metalico continuo circunferencialmente, plegado longitudinalmente,.

En un primer aspecto, la presente invencion se refiere a un proceso continuo para la fabricacion de un cable electri- co, comprendiendo el citado procedimiento las fases de:

- alimentar un conductor a una velocidad de alimentacion predeterminada;

- extruir una capa semiconductora termoplastica interior sobre la superficie exterior del citado conductor;

- extruir una capa aislante termoplastica radialmente exterior al conductor;

- extruir una capa semiconductora termoplastica exterior alrededor de la citada capa aislante;

- refrigerar la capa aislante extrmda;

- formar un blindaje metalico cerrado circunferencialmente alrededor de la citada capa aislante extrmda;

en el que el conductor es alimentado continuamente, de manera el tiempo que se produce entre el final de la fase de refrigeracion y el comienzo de la fase de formacion de blindaje es inversamente proporcional a la velocidad de ali- mentacion del conductor.

En particular, el blindaje metalico cerrado circunferencialmente alrededor de la capa aislante extrmda se forma ple- gando longitudinalmente una hoja metalica, ya sea con los bordes superpuestos o bien con los bordes unidos.

Preferiblemente, la fase de formar el blindaje metalico de acuerdo con el procedimiento de la presente invencion comprende la etapa de superponer los bordes de una hoja metalica. Alternativamente, la citada etapa de conforma- cion comprende la etapa de unir los bordes de la citada lamina metalica.

Preferiblemente, el procedimiento comprende la fase de suministrar el conductor en forma de una varilla metalica.

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Ademas, preferiblemente el procedimiento de la presente invencion comprende la fase de aplicar un elemento de proteccion contra los impactos alrededor del blindaje metalico. Preferiblemente, el citado elemento de proteccion contra los impactos es aplicado por extrusion. Preferiblemente, el citado elemento de proteccion contra los impactos comprende una capa polimerica no expandida y una capa polimerica expandida. Preferiblemente, la capa polimerica expandida se posiciona radialmente exterior a la capa polimerica no expandida. Preferiblemente, la capa polimerica no expandida y la capa polimerica expandida son aplicadas por coextrusion.

El procedimiento de la invencion generalmente comprende, ademas, la fase de aplicar una vaina exterior alrededor del blindaje metalico. Preferiblemente, la vaina exterior es aplicada por extrusion.

Preferiblemente, el elemento de proteccion contra los impactos es aplicado entre el blindaje metalico cerrado y la vaina exterior.

Preferiblemente, el material polfmero termoplastico de la capa aislante incluye una cantidad predeterminada de un lfquido dielectrico.

Ademas, el solicitante ha encontrado que el cable obtenido mediante el procedimiento continuo de la presente invencion esta provisto sorprendentemente de una alta resistencia mecanica a los impactos accidentales que se pue- dan producir sobre el cable.

En particular, el solicitante ha encontrado que una elevada proteccion contra los impactos se confiere ventajosamen- te al cable mediante la combinacion de un blindaje metalico circunferencialmente cerrado con un elemento de proteccion contra los impactos que comprende al menos una capa polimerica, estando situada esta ultima externa radialmente al blindaje metalico.

Ademas, el solicitante ha notado que en caso de una deformacion del blindaje que se produce debido a un impacto relevante sobre el cable, la presencia de un blindaje metalico circunferencialmente cerrado es particularmente venta- josa puesto que el blindaje se deforma de manera continua y suavemente, evitando de este modo cualesquiera incrementos locales del campo electrico en la capa aislante. Por otra parte, el solicitante ha encontrado que un cable provisto de una capa aislante termoplastica, un blindaje metalico circunferencialmente cerrado y un elemento de proteccion contra los impactos que comprende al menos una capa polimerica expandida se puede obtener ventajo- samente por medio de un proceso continuo de fabricacion.

Ademas, el solicitante ha encontrado que la resistencia mecanica a los impactos accidentales se puede aumentar ventajosamente proporcionando al cable con una capa polimerica expandida adicionalmente en una posicion interna radialmente con respecto al blindaje metalico.

Preferiblemente la citada capa polimerica expandida adicionalmente, es una capa de bloqueo de agua.

Mas detalles se ilustraran en la descripcion detallada que sigue, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- la figura 1 es una vista en perspectiva de un cable electrico de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion;

- la figura 2 es una vista en perspectiva de un cable electrico de acuerdo con una segunda realizacion de la presente invencion;

- la figura 3 representa esquematicamente una planta para la produccion de cables de acuerdo con el procedimiento de la presente invencion;

- la figura 4 representa diagramaticamente una planta alternativa para la produccion de cables de acuerdo con el procedimiento de la presente invencion;

- la figura 5 es una vista en seccion transversal de un cable electrico realizado de acuerdo con la presente invencion, danado por un impacto, y

- la figura 6 es una vista en seccion transversal de un cable electrico tradicional provisto de un blindaje hecho de hilos, danado por un impacto.

Las figuras 1, 2 muestran una vista en perspectiva, parcialmente en seccion transversal, de un cable electrico 1, disenado tfpicamente para su uso en un intervalo de media o alta tension, que se fabrica con el procedimiento de acuerdo con la presente invencion.

El cable 1 comprende: un conductor 2; una capa semiconductora interior 3; una capa aislante 4; una capa semicon- ductora exterior 5; un blindaje metalico 6 y un elemento de proteccion 20.

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Preferiblemente, el conductor 2 es una varilla metalica. Preferiblemente, el conductor esta fabricado de cobre o alu- minio.

Alternativamente, el conductor 2 comprende al menos dos hilos metalicos, preferiblemente de cobre o aluminio, que se trenzan juntos de acuerdo con tecnicas convencionales.

El area de la seccion transversal del conductor 2 es determinada en relacion con la ene^a que debe ser transpor-

tada a la tensi0n seleccionada. Las areas de s2ecciOn transversal preferidas para los cables de acuerdo con la presente invencion oscilan de 16 mm a 1.600 mm .

En la presente memoria descriptiva, el termino "material aislante" se utiliza para indicar un material que tiene una rigidez dielectrica de al menos 5 kV / mm, preferiblemente mayor que 10 kV / mm. Para cables de transmision de energfa a tension media - alta (es decir, siendo tension mayor que aproximadamente 1 kV), el material de aislamien- to preferiblemente tiene una rigidez dielectrica mayor que 40 kV / mm. Tfpicamente, la capa aislante de los cables de transmision de energfa tiene una constante dielectrica (K) mayor que 2.

La capa semiconductora interior 3 y la capa semiconductora exterior 5 se obtienen generalmente por extrusion.

A los materiales polimericos de base de las capas semiconductoras 3, 5, que son seleccionados convenientemente entre aquellos que se mencionan en lo que sigue en la presente memoria descriptiva con referencia a la capa po- limerica expandida, se les adiciona un negro de carbon electroconductor, por ejemplo un negro de horno o un negro de acetileno electroconductor, con el fin de conferir propiedades semiconductoras al material polimerico. En particular, el area superficial del negro de carbon es generalmente mayor que 20 m2/g, normalmente entre 40 y 500 m2/g. Ventajosamente, se puede utilizar un negro de carbon altamente conductor que tiene un area superficial de al menos 900 m2 /g, tal como, por ejemplo, el negro de carbon de horno conocido comercialmente con el nombre comercial Ketjenblack® EC (Akzo Chemie NV). La cantidad de negro de carbon que se debe anadir a la matriz polimerica puede variar dependiendo del tipo de polfmero y del negro de carbon utilizado, el grado de expansion que se preten- de obtener, el agente de expansion, etc. La cantidad de negro de carbon por lo tanto tiene que ser tal para dar al material expandido suficientes propiedades semiconductoras, en particular, de tal manera que se obtenga un valor de resistividad volumetrica para el material expandido, a temperatura ambiente, de menos de 500 Q ■ m, preferiblemente menos de 20 Q ■ m. Tfpicamente, la cantidad de negro de carbon puede oscilar entre el 1 y el 50% en peso, preferiblemente entre el 3 y el 30% en peso, con respecto al peso del polfmero.

En una realizacion preferida de la presente invencion, las capas semiconductoras interior y exterior 3, 5 comprenden un material polimerico no reticulado, mas preferiblemente un material de polipropileno.

Preferiblemente, la capa aislante 4 esta fabricada de un material termoplastico que comprende un material polfmero termoplastico que incluye una cantidad predeterminada de un lfquido dielectrico.

Preferiblemente, el material de polfmero termoplastico se selecciona de entre: poliolefinas, copolfmeros de diferentes olefinas, copolfmeros de una olefina con un ester etilenicamente insaturado, poliesteres, poliacetatos, polfmeros de celulosa, policarbonatos, polisulfonas, resinas de fenol, resinas de urea, policetonas, poliacrilatos, poliamidas, polia- minas, y mezclas de los mismos. Ejemplos de polfmeros adecuados son: polietileno (PE), en particular PE de baja densidad (LDPE), PE de densidad media (MDPE), PE de alta densidad (HDPE), PE lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de ultra baja densidad (ULDPE) ; polipropileno (PP); copolfmeros de etileno / ester de vinilo, por ejemplo etileno / acetato de vinilo (EVA); copolfmeros de etileno / acrilato, en particular etileno / acrilato de metilo (EmA), etileno / acrilato de etilo (EEA) y etileno / acrilato de butilo (EBA); copolfmeros de etileno / a - olefina ter- moplasticos; poliestireno; resinas de acrilonitrilo / butadieno / estireno (ABS); polfmeros halogenados, en particular cloruro de polivinilo (PVC); poliuretano (PUR); poliamidas; poliesteres aromaticos tales como tereftalato de polietileno (PET) o tereftalato de polibutileno (PBT); y copolfmeros de los mismos o mezclas mecanicas de los mismos.

Preferiblemente, el lfquido dielectrico puede ser seleccionado de entre: aceites minerales tales como, por ejemplo, aceites naftenicos, aceites aromaticos, aceites parafrnicos, aceites poliaromaticos, conteniendo opcionalmente los citados aceites minerales al menos un heteroatomo seleccionado de entre oxfgeno, nitrogeno o azufre; parafinas lfquidas; aceites vegetales tales como, por ejemplo, aceite de soja, aceite de linaza, aceite de ricino; poliolefinas aromaticas oligomericas; ceras parafrnicas tales como, por ejemplo, ceras de polietileno, ceras de polipropileno; aceites sinteticos tales como, por ejemplo, aceites de silicona, bencenos de alquilo (tal como, por ejemplo, dibencil- tolueno, dodecilbenceno, di (octilbencil) tolueno), esteres alifaticos (tales como, por ejemplo, tetraesteres de pentae- ritritol, esteres de acido sebacico, esteres ftalicos), oligomeros de olefinas (tales como, por ejemplo, polibutenos opcionalmente hidrogenados o poliisobutenos); o mezclas de los mismos. Los aceites aromaticos, parafrnicos y naftenicos son particularmente preferidos.

En las realizaciones preferidas que se muestran en las figuras 1 y 2, el blindaje metalico 6 esta fabricado de una lamina metalica continua, preferiblemente de aluminio o cobre, que esta conformada como un tubo.

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La lamina metalica que forma el blindaje metalico 6 se pliega longitudinalmente alrededor de la capa semiconductora exterior 5 con bordes superpuestos. Convenientemente, un material de sellado y union esta interpuesto entre los bordes superpuestos, con el fin de hacer que el blindaje metalico sea estanco al agua. Alternativamente, los bordes de la lamina metalica se pueden soldar.

Como se muestra en las figuras 1 y 2, el blindaje metalico 6 esta rodeado por una vaina exterior 23 hecha preferi- blemente de un material polfmero no reticulado; por ejemplo cloruro de polivinilo (PVC) o polietileno (PE); el grosor de una vaina exterior de este tipo puede ser seleccionado para proporcionar al cable un cierto grado de resistencia a los esfuerzos mecanicos y a los impactos, pero sin incrementar excesivamente el diametro y la rigidez del cable. Una solucion de este tipo es conveniente, por ejemplo, para los cables destinados a ser utilizados en areas protegi- das, en las que se esperan impactos limitados o se puede proporcionar proteccion de otra manera.

De acuerdo con una realizacion preferida que se muestra en la figura 1, que es particularmente conveniente cuando se desea una proteccion contra los impactos mejorada, el cable 1 esta provisto de un elemento de proteccion 20, que se encuentra en una posicion radial exterior al citado blindaje metalico 6. De acuerdo con la citada realizacion, el elemento de proteccion 20 comprende una capa polimerica no expandida 21 (en una posicion radialmente interna) y una capa polimerica expandida 22 (en una posicion radialmente externa). De acuerdo con la realizacion de la figura 1, la capa polimerica no expandida 21 esta en contacto con el blindaje metalico 6 y la capa polimerica expandida 22 se encuentra entre la capa polimerica no expandida 21 y la vaina exterior polimerica 23.

El grosor de la capa polimerica no expandida 21 se encuentra en el intervalo de 0,5 mm a 5 mm.

El grosor de la capa polimerica expandida 22 se encuentra en el intervalo de 0,5 mm a 6 mm.

Preferiblemente, el grosor de la capa polimerica expandida 22 es de una a dos veces el grosor de la capa polimerica no expandida 21. El elemento de proteccion 20 tiene la funcion de proporcionar una proteccion mejorada al cable contra impactos externos, mediante la absorcion al menos parcial de la energfa del impacto.

El material polimerico expandible que es adecuado para ser utilizado en la capa polimerica expandida 22 puede ser seleccionado del grupo que comprende: poliolefinas, copolfmeros de diferentes olefinas, copolfmeros de una olefina con un ester etilenicamente insaturado, poliesteres, policarbonatos, polisulfonas, resinas de fenol, resinas de urea, y mezclas de los mismos. Ejemplos de polfmeros adecuados son: polietileno (PE), en particular PE de baja densidad (LDPE), PE de densidad media (MDPE), PE de alta densidad (HDPE), PE lineal de baja densidad (LLDPE), polietileno de ultra baja densidad (ULDPE); polipropileno (PP); etileno elastomerico / copolfmeros de propileno (EPR) o terpolfmeros de etileno / propileno / dieno (EPDM); caucho natural; caucho butilico; copolfmeros de etileno / ester de vinilo, por ejemplo etileno / acetato de vinilo (EVA); copolfmeros de etileno / acrilato, en particular etileno / acrilato de metilo (EMA), etileno / acrilato de etilo (EEA) y etileno / acrilato de butilo (EBA); copolfmeros de etileno / a - olefina termoplasticos; poliestireno; resinas de acrilonitrilo / butadieno / estireno (ABS); polfmeros halogenados, en particular cloruro de polivinilo (PVO); poliuretano (PUR); poliamidas; poliesteres aromaticos tales como tereftalato de polietileno (PET) o tereftalato de polibutileno (PBT); y copolfmeros de los mismos o mezclas mecanicas de los mismos.

Preferiblemente, el material polimerico que forma la capa polimerica expandida 22 es un polfmero de poliolefina o copolfmero basado en metileno y / o propileno, y se selecciona en particular de entre:

(a) copolfmeros de etileno con un ester etilenicamente insaturado, por ejemplo acetato de vinilo o acetato de butilo, en el que la cantidad de ester insaturado es generalmente de entre el 5% en peso y el 80% en peso, preferiblemente entre el 10% en peso y el 50% en peso;

(b) copolfmeros elastomericos de etileno con al menos una a - olefina C3 - C12, y opcionalmente un dieno, pre- ferentemente copolfmeros de etileno / propileno (EPR) o etileno / propileno / dieno (EPDM), que generalmente tienen la siguiente composicion: 35% a 90% molar de etileno, 10% - 65% molar de a -olefina, 0% - 10% molar de dieno (por ejemplo 1,4 - hexadieno o 5 - etiliden - 2 - norborneno);

(c) copolfmeros de etileno con al menos una a - olefina C4 - C12, preferiblemente 1 - hexeno, 1 - octeno y simi- lares, y opcionalmente un dieno, que tiene generalmente una densidad de entre 0,86 g / cm3y 0,90 g / cm3 y la siguiente composicion: 75% - 97% molar de etileno; 3% - 25% molar de a - olefina; 0% - 5% molar de un dieno;

(d) polipropileno modificado con etileno / copolfmeros de a - olefina C3 - C12, en el que la relacion en peso entre el polipropileno y etileno / copolfmero de a - olefina C3 - C12 es entre 90 / 10 y 10 / 90, preferiblemente entre 80 / 20 y 20 / 80.

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Por ejemplo, los productos comerciales Elvax® (DuPont), Levapren (Bayer) y Lotryl (Elf - Atochem) se encuen- tran en la clase (a), los productos Dutral® (Enichem) o Nordel® (Dow - DuPont) se encuentran en la clase (b), los productos que pertenecen a la clase (c) son Engage® (Dow - DuPont) o Exact® (Exxon), mientras que el polipropileno

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modificado con copoKmeros de etileno / alfa - olefina (d) estan disponibles comercialmente bajo los nombres de marca Moplen® o Hifax® (Basell), o tambien Fina - Pro® (Fina), y otros similares.

Dentro de la clase (d), preferidos particularmente son los elastomeros termoplasticos que comprenden una matriz continua de un polfmero termoplastico, por ejemplo, polipropileno, y partfculas finas (generalmente con un diametro del orden de 1 pm - 10 pm) de un polfmero elastomerico curado, por ejemplo, EPR o EPDM reticulado, dispersado en la matriz termoplastica.

El polfmero elastomerico se puede incorporar en la matriz termoplastica en el estado no curado y a continuacion es reticulado dinamicamente durante el procesamiento por adicion de una cantidad adecuada de un agente de reticula- cion. Alternativamente, el polfmero elastomerico se puede curar por separado y a continuacion se dispersa en la matriz termoplastica en forma de partfculas finas.

Se describen elastomeros termoplasticos de este tipo, por ejemplo, en la patente de Estados Unidos 4.104.210 o en la solicitud de patente europea EP 324.430. Estos elastomeros termoplasticos son preferidos puesto que han de- mostrado ser particularmente eficaces en absorber elasticamente fuerzas radiales durante los ciclos termicos del cable en todo el intervalo de temperaturas de trabajo.

Para los fines de la presente memoria descriptiva, el termino polfmero "expandido" se entiende que se refiere a un polfmero dentro de la estructura de la cual el porcentaje de volumen "vado" (es decir, el espacio no ocupado por el polfmero sino por un gas o aire) es tfpicamente mayor que el 10% del volumen total del citado polfmero.

En general, el porcentaje de espacio libre en un polfmero expandido se expresa en terminos del grado de expansion (G). En la presente memoria descriptiva, el termino "grado de expansion del polfmero" se entiende que se refiere a la expansion del polfmero determinada de la siguiente forma:

G (grado de expansion) = (d0 / de -1)

en el que d0 indica la densidad del polfmero no expandido (es decir, el polfmero con una estructura que esta esen- cialmente libre de volumen vado) y de indica la densidad aparente medida del polfmero expandido.

Preferiblemente, el grado de expansion de la capa polimerica expandida 22 se elige en el intervalo de 0,35 a 0,7, mas preferiblemente de 0,4 a 0,6.

Preferiblemente, la capa polimerica no expandida 21 y la vaina exterior 23 estan hechas de materiales de poliolefina, generalmente cloruro de polivinilo o polietileno. Como se muestra en las figuras 1 y 2, el cable 1 esta provisto ademas de una capa de bloqueo de agua 8 que se coloca entre la capa semiconductora exterior 5 y el blindaje metalico 6.

Preferiblemente, la capa de bloqueo de agua 8 es una capa hinchable en agua, expandida, semiconductora.

Un ejemplo de una capa hinchable en agua, expandida semiconductora se describe en la Solicitud de Patente Inter- nacional WO 01 / 46965 a nombre del Solicitante.

Preferiblemente, el polfmero expandible de la capa de bloqueo de agua 8 se elige entre los materiales polimericos que se han mencionado mas arriba para su uso en la capa expandida 22.

Preferiblemente, el grosor de la capa de bloqueo de agua 8 se encuentra en el intervalo de 0,2 mm y 1,5 mm.

La citada capa de bloqueo de agua 8 tiene por objeto proporcionar una barrera eficaz a la penetracion longitudinal de agua al interior del cable.

El material hinchable en agua se encuentra generalmente en una forma subdividida, en particular en forma de polvo. Las partfculas que constituyen el polvo hinchable en agua tienen preferiblemente un diametro no mayor de 250 pm y un diametro medio de 10 pm a 100 pm. Mas preferiblemente, la cantidad de partfculas que tienen un diametro de 10 pm a 50 pm es al menos un 50% en peso con respecto al peso total del polvo. El material hinchable en agua en general esta compuesto por un homopolfmero o copolfmero que tiene grupos hidrofilos a lo largo de la cadena polimerica, por ejemplo: reticulados y al menos parcialmente salificados de acido poliacnlico (por ejemplo, los produc- tos Cabloc®de C. F. Stockhausen GmbH o Waterlock® de Grain Processing Co.); almidon o derivados del mismo mezclados con copolfmeros entre acrilamida y acrilato de sodio (por ejemplo, los productos SGP Absorbent Polymer® de Henkel aG); carboximetilcelulosa de sodio (por ejemplo, los productos Blanose® de Hercules Inc.).

La cantidad de material hinchable en agua que debe ser incluido en la capa polimerica expandida es generalmente desde 5 phr a 120 phr, preferentemente de 15 phr a 80 phr (phr = partes en peso con respecto a 100 partes en peso del polfmero de base).

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Ademas, el material polimerico expandido de la capa de bloqueo de agua 8 esta modificado para ser semiconductor mediante la adicion de un negro de carbon electroconductor adecuado como se ha mencionado mas arriba con referencia a las capas semiconductors 3, 5.

Ademas, al proporcionar el cable de la figura 1 con un material de polfmero expandido que tiene propiedades semiconductors y que incluye un material hinchable en agua (es decir, la capa semiconductora de bloqueo de agua 8), se forma una capa que es capaz de absorber elasticamente y de manera uniforme las fuerzas radiales de expansion y contraccion producidas por los ciclos termicos a los que el cable esta sometido durante el uso, al tiempo que ga- rantiza la continuidad electrica necesaria entre el cable y el blindaje metalico.

Ademas, la presencia del material hinchable en agua disperso en la capa expandida es capaz de bloquear de manera efectiva la humedad y / o el agua, evitando asf la utilizacion de tiras hinchables en agua o de polvos hinchables libres de agua.

Ademas, al proporcionar el cable de la figura 1 con la capa semiconductora de bloqueo de agua 8, el grosor de la capa semiconductora exterior 5 se puede reducir ventajosamente puesto que la propiedad electrica de la capa semiconductora exterior 5 es realizada parcialmente por la citada capa semiconductora de bloqueo de agua. Por lo tanto, el citado aspecto contribuye ventajosamente a la reduccion del grosor de la capa semiconductora exterior y por lo tanto del peso total del cable.

Proceso de fabricacion y planta

Como se muestra en la figura 3, una planta para la produccion de cables de acuerdo con la presente invencion com- prende: una unidad de suministro de conductor 201, una primera seccion de extrusion 202 para la obtencion de la capa aislante 4 y las capas semiconductoras 3 y 5, una seccion de refrigeracion 203, una seccion de aplicacion de blindaje metalico 204, una segunda seccion de extrusion 214 para aplicar el elemento de proteccion 20, una seccion de extrusion de la vaina exterior 205, una seccion de refrigeracion adicional 206 y una seccion de recogida 207. Convenientemente, la unidad de suministro de conductor 201 comprende un aparato para laminar una varilla metali- ca al diametro deseado para el conductor del cable (que proporciona el acabado superficial requerido).

En caso de que se requiera la conexion de tramos de varilla metalica para producir en continuo la longitud del cable final como sea requerido por la aplicacion (o por otros requisitos del cliente), la unidad de suministro de conductor 201 comprende convenientemente un aparato para la soldadura y el tratamiento termico del conductor, asf como unidades de acumulacion adecuadas para proporcionar tiempo suficiente para la operacion de soldadura sin afectar a la velocidad de entrega continua, constante del mismo conductor.

La primera seccion de extrusion 202 comprende un primer aparato extrusor 110, adecuado para la extrusion de la capa aislante 4 sobre el conductor 2 suministrado por la unidad de suministro de conductor 201; el primero aparato extrusor 110 esta precedido, a lo largo de la direccion de avance del conductor 2, por un segundo aparato extrusor 210 adecuado para la extrusion de la capa semiconductora interior 3 sobre la superficie exterior del conductor 2 (y por debajo de la capa aislante 4), y seguido por un tercer aparato extrusor 310, adecuado para la extrusion de la capa semiconductora exterior 5 alrededor de la capa aislante 4, para obtener el nucleo 2a del cable.

Los aparatos extrusores primero, segundo y tercero pueden estar dispuestos en sucesion, cada uno con su propio cabezal de extrusion, o, preferiblemente, todos ellos estan conectados a un cabezal de extrusion comun triple 150 para obtener la coextrusion de las citadas tres capas

Un ejemplo de una estructura adecuada para el aparato extrusor 110 se describe en el documento WO02 / 4709 a nombre del mismo solicitante. Convenientemente, los aparatos extrusores segundo y tercero tiene una estructura similar al primer aparato extrusor 110 (a menos que diferentes disposiciones sean requeridos por los materiales espedficos a aplicar). La seccion de refrigeracion 203, a traves de la cual se hace pasar el nucleo 2a del cable, puede consistir en un conducto abierto alargado, a lo largo del cual se hace circular un fluido refrigerante. El agua es un ejemplo preferido de tal fluido de refrigeracion. La longitud de la citada seccion de refrigeracion, asf como la natu- raleza, la temperatura y el caudal del fluido de refrigeracion, estan acabados para proporcionar una temperatura final adecuada para las etapas posteriores del proceso.

Un secador 208 se inserta convenientemente antes de entrar en la seccion siguiente, siendo eficaz el citado seca- dor para eliminar residuos de fluido de refrigeracion, tal como humedad o gotas de agua, en particular en caso de que tales residuos puedan ser perjudiciales para el rendimiento general del cable.

La seccion de aplicacion 204 del blindaje metalico incluye un aparato 209 de suministro de laminas metalicas que es adecuado para suministrar una lamina metalica 60 a una unidad de aplicacion 210.

En una realizacion preferida, la unidad de aplicacion 210 incluye un formador (no mostrado) por medio del cual la lamina metalica 60 es plegada longitudinalmente en una forma tubular de manera que rodee el nucleo 2a del cable, avanzando a traves del mismo, y forme el blindaje metalico circunferencialmente cerrado 6. Un agente de sellado y

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de union adecuado puede ser suministrado en la zona de solapamiento de los bordes de la lamina 60 con el fin de formar el blindaje metalico circunferencialmente cerrado 6.

Alternativamente, un agente de sellado y union adecuado puede ser suministrado en los bordes de la lamina 60 con el fin de formar el blindaje metalico circunferencialmente cerrado 6.

El uso de un blindaje metalico plegado longitudinalmente es particularmente conveniente puesto que contribuye a permitir la produccion del cable con un proceso continuo, sin requerir el uso de maquinas de bobina rotativa comple- jas, que de otro modo senan necesarias en caso de un blindaje metalico enrollada en espiral para multi - hilos (o tiras).

Si es conveniente para el diseno de cable espedfico, una extrusora adicional 211, equipada con un cabezal de extrusion 212, esta situada aguas arriba de la unidad de aplicacion 210, junto con un refrigerador 213, para aplicar la capa semiconductora expandida 8 alrededor del nucleo 2a del cable, debajo del blindaje metalico 6.

Preferiblemente, el refrigerador 213 es un refrigerador de aire forzado.

Si no se requiere proteccion adicional contra impactos, el cable se finaliza haciendolo pasar a traves de la seccion de extrusion 205 de vaina exterior, que incluye un extrusora 220 de vaina exterior y su cabezal de extrusion 221.

Despues de la seccion de refrigeracion final 206, la planta incluye la seccion de recogida 207 mediante la cual el cable acabado se enrolla en una bobina 222. Preferiblemente, la seccion de recogida 207 incluye una seccion de acumulacion 223 que permite la sustitucion de una bobina completa por una vada sin interrupcion en el proceso de fabricacion del cable.

En caso de que se desee una proteccion contra los impactos mejorada, una seccion de extrusion adicional 214 esta situada aguas abajo de la unidad de aplicacion 210.

En la realizacion que se muestra en la figura 3, la seccion de extrusion 214 comprende tres extrusoras 215, 216, 217, equipadas con un cabezal de extrusion triple comun 218.

En mas detalles, la seccion de extrusion 214 es adecuada para la aplicacion de un elemento de proteccion 20 que comprende una capa polimerica expandida 22 y una capa polimerica no expandida 21. La capa polimerica no expandida 21 es aplicada por la extrusora 216 mientras que la capa polimerica expandida 22 es aplicada por la extrusora 217.

Ademas, la seccion de extrusion 214 comprende una extrusora adicional 215 que se proporciona para la aplicacion de una capa de imprimacion que es adecuada para mejorar la union entre el blindaje metalico 6 y el elemento de proteccion 20 (es decir, la capa polimerica no expandida 21).

Una seccion de refrigeracion 219 esta presente convenientemente aguas abajo de la seccion de extrusion adicional 214.

La figura 4 muestra una planta similar a la de la figura 3, de acuerdo con la cual las extrusoras 215, 216, 217 estan separadas unas de las otras y se proporcionan tres cabezales de extrusion independientes distintos 215a, 216a, 217a.

Unos canales o conductos de refrigeracion separados 219a y 219b estan presentes despues de la extrusora 215 y 216, respectivamente, mientras que el canal de refrigeracion 219 se encuentra situado despues de la extrusora 217.

De acuerdo con una realizacion adicional (no mostrada) la capa de imprimacion y la capa polimerica no expandida 21 son aplicadas juntas por coextrusion y sucesivamente se realiza la extrusion de la capa polimerica expandida 22.

De acuerdo con una realizacion adicional (no mostrada) la capa de imprimacion y la capa polimerica no expandida 21 son aplicadas juntas por coextrusion y, sucesivamente, la capa polimerica expandida 22 y la vaina exterior 23 son aplicadas juntas por coextrusion. Alternativamente, la capa de imprimacion y la capa polimerica no expandida 21 son aplicadas por separado mediante el uso de dos cabezales de extrusion distintos 215a, 216a, mientras que la capa polimerica expandida 22 y la vaina exterior 23 son aplicadas juntas por coextrusion.

En las figuras 3 y 4 el diseno de la planta de fabricacion es en forma de U con el fin de reducir las dimensiones longi- tudinales de la factona. En las figuras, el avance del cable se invierte al final de la seccion de refrigeracion 203 por medio de cualquier dispositivo adecuado conocido en la tecnica, por ejemplo por medio de rodillos.

Alternativamente, el diseno de la planta de fabricacion se desarrolla longitudinalmente y no hay ninguna inversion de la direccion de alimentacion del cable.

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Proceso de fabricacion continuo

Con la planta que se ha descrito mas arriba, el cable puede ser producido con un proceso continuo.

En la presente memoria descriptiva, por "proceso continuo" se entiende un proceso en el que el tiempo requerido para la fabricacion de una longitud de cable dada es inversamente proporcional a la velocidad de avance del cable en la lmea, por lo que faltan las fases de reposo intermedias entre el suministro del conductor y la recogida del cable acabado.

De acuerdo con la presente invencion, el conductor se suministra continuamente desde la unidad de suministro 201. La unidad de suministro 201 esta dispuesta para permitir la entrega continua del conductor.

El conductor esta hecho convenientemente de una varilla metalica unica (tfpicamente de aluminio o cobre). En este caso, el suministro continuo del conductor es habilitado mediante la conexion de la longitud disponible de la varilla metalica (normalmente cargada en un carrete o similar) a una longitud adicional de la varilla metalica.

Una conexion de este tipo se puede realizar, por ejemplo, mediante la soldadura de los extremos de la varilla. De acuerdo con el procedimiento continuo de la presente invencion, la longitud maxima del cable producido es determi- nada por los requisitos del cliente o del instalador, tal como la longitud de la lmea que se va a colocar (entre dos estaciones intermedias), la dimension maxima de la bobina de transporte que se va a utilizar (con las limitaciones de transporte pertinentes), la longitud de instalacion maxima y otros similares, y no por la materia prima disponible o la longitud del producto semiacabado o la capacidad de la maquinaria. De esta manera es posible instalar lmeas elec- tricas con un numero mmimo de empalmes entre los tramos de cable, con el fin de aumentar la fiabilidad de lmea puesto que se sabe que los empalmes de cables son puntos de discontinuidad que son propensos a problemas electricos durante el uso de la lmea.

En caso de que se desee un conductor trenzado, se requieren maquinas rotativas para trenzar y el conductor se prepara convenientemente fuera de lmea en la longitud requerida y la operacion de empalme es diffcil. En tal caso, la longitud de los cables fabricados es determinada por la longitud disponible del conductor trenzado (que se puede predeterminar sobre la base de los requisitos del cliente) y / o por la capacidad de las bobinas de transporte, mien- tras que de otra manera el proceso sigue siendo continuo desde el suministro del conductor hasta el final.

La extrusion de la capa aislante 4, las capas semiconductoras 3 y 5, la vaina exterior 23, el elemento de proteccion 20 (si existe) y la capa de bloqueo de agua 8 (si existe) se puede llevar a cabo de forma continua puesto que los diversos materiales y compuestos que deben ser extruidos se suministran a las entradas de las extrusoras relevan- tes sin interrupcion.

Como no se requiere una etapa de reticulacion debido a la utilizacion de materiales termoplasticos, no reticulados, en particular para la capa aislante, no se requiere la interrupcion del proceso.

De hecho, los procesos de produccion de cables de aislamiento reticulados convencionales incluyen una fase de "reposo", en la que el conductor aislado se mantiene fuera de lmea durante un cierto penodo de tiempo (horas o incluso dfas) para permitir: a) que tengan lugar la reacciones de reticulacion, en el caso de que se utilice reticulacion por silano o b) la emision de gases resultantes como subproductos de las reacciones de reticulacion, en caso de reticulacion por peroxido. La fase de reposo del caso a) puede llevarse a cabo mediante la introduccion del cable (enrollado en un carrete de soporte) en un horno o sumergiendo el mismo en agua a una temperatura de aproxima- damente 80°C con el fin de mejorar la velocidad de la reaccion de reticulacion.

La fase de reposo del caso b), es decir, la fase de desgasificacion, puede realizarse mediante la introduccion del cable (enrollado en un carrete de soporte) en un horno con el fin de disminuir el tiempo de desgasificacion.

Esta fase de "reposo" se efectua tfpicamente enrollando el elemento semiacabado en bobinas al final de la extrusion de las capas relevantes. Despues de eso, el elemento reticulado semiacabado se suministra a otra lmea indepen- diente en la que se completa el cable.

De acuerdo con el procedimiento de la presente invencion, el blindaje metalico 6 se forma a partir de una chapa metalica plegada longitudinalmente que es convenientemente desenrollada de una bobina que esta montada en un aparato estacionario mientras es libre de rotar alrededor de su eje de rotacion de manera que la lamina puede ser desenrollada de la bobina. En consecuencia, en el procedimiento de la presente invencion, la lamina metalica puede ser suministrada sin interrupciones puesto que el extremo posterior de la lamina de la bobina en uso puede ser co- nectado facilmente (por ejemplo, por soldadura) al extremo delantero de la lamina que se carga en una nueva bobina. Generalmente, se proporciona ademas un aparato de acumulacion de laminas adecuado.

Esto no sena posible en caso de que se utilizase un blindaje de tipo helicoidal (ya sea formado por hilos enrollados helicoidalmente o tiras), debido a que en tal caso las bobinas que llevan los cables o tiras senan cargadas en un

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aparato rotativo que rota alrededor del cable, y la sustitucion de bobinas vacfas por otras nuevas requerirfan una interrupcion en el avance del cable.

Sin embargo, es posible proporcionar al cable un blindaje metalico fabricado de hilos o tiras mientras se mantiene el proceso de fabricacion continuo, mediante el uso de un aparato de acuerdo con el cual los citados hilos / tiras son aplicados sobre el cable de acuerdo con las operaciones de trenzado S y Z para ser ejecutadas alternativamente. En tal caso, los carretes que soportan los citados hilos / tiras no estan limitados a moverse rotativamente alrededor del cable.

Sin embargo, el uso de un blindaje metalico plegado longitudinalmente se ha encontrado particularmente convenien- te en relacion con el uso de aislamiento termoplastico y capas semiconductoras.

De hecho, como se ha mencionado mas arriba, en caso de que se utilice un material reticulado despues de que la reaccion de reticulacion cruzada se haya completado, es necesario que se proporcione un cierto perfodo de tiempo con el fin de permitir que los subproductos gaseosos sean emitidos. Convencionalmente, esto se consigue al permitir que el producto semiacabado (es decir, el nucleo del cable) se mantenga en reposo durante un cierto perfodo de tiempo despues de que se produjo la reaccion de reticulacion. En el caso de que se utilice un blindaje metalico no continuo circunferencialmente (como en el caso de hilos o tiras enrollados helicoidalmente alrededor del nucleo del cable) la emision de gases puede tener lugar tambien por la difusion a traves del blindaje metalico (por ejemplo, a traves de las areas superpuestas a los cables o a la tira) y a traves de las capas extruidas posicionadas radialmente exteriores al blindaje metalico.

Sin embargo, en caso de que se utilice un blindaje metalico plegado longitudinalmente, el mismo se extiende circunferencialmente alrededor de todo el perfmetro del nucleo del cable, formando con ello una envoltura sustancialmente impermeable que impide sustancialmente la evacuacion adicional de los subproductos gaseosos. Por consiguiente, cuando se usa un blindaje metalico plegado longitudinalmente en relacion con capas aislantes reticuladas, la desga- sificacion de este material debe ser completada sustancialmente antes de aplicar el blindaje metalico.

Por el contrario, el uso para la capa aislante del cable de materiales termoplasticos no reticulados que no emiten subproductos gaseosos de reticulacion (y, en consecuencia, no requieren ninguna etapa de desgasificacion), en combinacion con una lamina metalica plegada longitudinalmente como blindaje metalico del cable, permite que el proceso de fabricacion del cable sea continuo puesto que ya no es necesaria ninguna fase de "reposo" fuera de lfnea.

Para una descripcion adicional de la invencion, se proporciona a continuacion un ejemplo ilustrativo.

Ejemplo 1

El siguiente ejemplo describe en detalle los pasos principales de un proceso de produccion continua de un cable de 150 mm2, 20 kV de acuerdo con la figura 1. La velocidad de la lfnea se fija en 60 m / min.

a) extrusion del nucleo del cable

La capa aislante del cable se obtiene mediante la alimentacion directamente en la tolva de la extrusora 110 de co- polfmero de propileno heterofasico que tiene un punto de fusion de 165°C, entalpfa de fusion 30 J / g, MFI 0,8 dg / min y modulo de flexion 150 MPa (Adflex® Q 200 F - producto comercial de Basell).

Posteriormente, el aceite dielectrico Jarylec® Exp3 (producto comercial de Elf Atochem - dibenciltolueno), previamen- te mezclado con los antioxidantes, se inyecta a alta presion en la extrusora.

La extrusora 110 tiene un diametro de 80 mm y una relacion L / D de 25.

La inyeccion del aceite dielectrico se realiza durante la extrusion en aproximadamente 20 D desde el inicio del torni- llo de la extrusora 110 por medio de tres puntos de inyeccion en la misma seccion transversal a 120° unos de los otros. El aceite dielectrico se inyecta a una temperatura de 70°C y una presion de 25 MPa.

Las extrusoras correspondientes se utilizan para las capas semiconductoras interior y exterior.

Un conductor de aluminio en forma de varilla 2 (seccion transversal 150 mm2) es alimentado a traves del cabezal triple 150 de la extrusora.

El nucleo del cable 2a que sale del cabezal de extrusion 150 es refrigerado pasando a traves de la seccion de refri- geracion en forma de canal 203, en el que se hace circular agua frfa.

El nucleo 2a del cable resultante tiene una capa semiconductora interior de aproximadamente 0,5 mm de grosor, una capa aislante de aproximadamente 4,5 mm de grosor y una capa semiconductora exterior de aproximadamente 0,5 mm de grosor.

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b) capa expandida semiconductor de bloqueo de agua del cable

La capa semiconductor expandida 8 de bloqueo de agua, que tiene un grosor de aproximadamente 0,7 mm y un grado de expansion de 0,6, es aplicada sobre el nucleo 2a del cable por la extrusora 211 que tiene un diametro de 60 mm y una relacion L / D de 20.

El material para la citada capa expandida 8 se proporciona en la Tabla 1 a continuacion. El material se expande qmmicamente por medio de la adicion de aproximadamente 2% del agente de expansion Hydrocerol® CF 70 (acido carboxflico + bicarbonato de sodio) en la tolva de la extrusora.

TABLA 1

COMPUESTO: CANTIDAD (phr)

Elvax® 470: 100

Ketjenblack® EC 300: 20

Irganox® 1010: 0,5

Waterloock® J 550: 40

HydrocerolTM® CF 70: 2

en la que

- Elvax® 470: copolfmero de acetato de etileno / vinilo (EVA) (producto comercial de DuPont);

- Ketjenblack® EC 300: alto conductor de negro de carbon de horno (producto comercial de Akzo Chemie);

- Irganox® 1010: pentaeritro - tetraquis [3 - (3,5 - di -1 - butil - 4 - hidroxifenil) propionato (producto comercial de Ciba Specialty Chemicals);

- Waterloock® J 550: acido poliacrilico reticulado pulverizado (parcialmente salificado) (producto comercial de Grain Processing);

- HydrocerolTM® CF 70: agente de expansion de acido carboxflico / bicarbonato de sodio (producto comercial de Boeheringer Ingelheim).

Despues del cabezal de extrusion 212 de la extrusora 211, la refrigeracion es proporcionada por el refrigerador de aire forzado 213.

c) Aplicacion del blindaje metalico del cable

El nucleo 2a del cable, provisto de la capa semiconductora expandida 8, es cubierto a continuacion - por medio de la unidad de aplicacion 210 - por una lamina de aluminio lacada plegada longitudinalmente de aproximadamente 0,3 mm de grosor, utilizando un adhesivo para unir los bordes superpuestos de la misma.

El adhesivo es aplicado por medio de la extrusora 215.

d) Aplicacion del elemento de proteccion del cable

Posteriormente, la capa polimerica interior 21, hecha de polietileno, de un grosor de aproximadamente 1,5 mm, se extruye sobre el blindaje de aluminio por medio de la extrusora 216 que tiene un diametro de 120 mm y una relacion L/D de 25.

De acuerdo con la planta de proceso de la figura 3, la capa polimerica expandida 22, que tiene un grosor de aproximadamente 2 mm y un grado de expansion de 0,55, se coextruye con la capa polimerica interior no expandida 21. La capa polimerica expandida 22 es aplicado por medio de la extrusora 217 que tiene un diametro de 120 mm y una relacion L / D de 25.

El material para la capa polimerica expandida 22 se proporciona en la Tabla 2 a continuacion.

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TABLA 2

COMPUESTO: CANTIDAD (phr)

Hifax® SD 817: 100

HydrocerolTM® BiH40: 1,2

en la que:

- Hifax®SD 817: propileno modificado con copoKmero de etileno / propileno, producido comercialmente por Basell;

- HydrocerolTM® BiH40: agente de expansion de acido carboxflico + bicarbonato de sodio, producido comercialmente por Boeheringer Ingelheim.

El material polimerico se expande qmmicamente mediante la adicion del agente de expansion (Hydrocerol® BiH40) en la tolva de la extrusora.

A una distancia de unos 500 mm del cabezal de extrusion 218, una seccion 219, en forma de un tubo o canal a traves del cual circula agua fna, detiene la expansion y enfna el material extruido antes de la extrusion de la capa polimerica no expandida exterior 23.

(e) Extrusion de la vaina exterior del cable

Posteriormente, la vaina exterior 23, hecha de polietileno, de aproximadamente 1,5 mm de grosor, se extruye usan- do la extrusora 220 que tiene un diametro de 120 mm y una relacion L / D de 25.

El cable que sale del cabezal de extrusion 221 se enfna por ultimo en una seccion de refrigeracion 206 a traves de la cual se hace circular agua fna.

La refrigeracion del cable acabado puede llevarse a cabo mediante el uso de un canal de refrigeracion multi - etapa, lo cual reduce ventajosamente las dimensiones longitudinales de la seccion de refrigeracion.

Resistencia al impacto y a la carga

En presencia de un esfuerzo mecanico aplicado al cable, tal como un impacto aplicado sobre la superficie exterior del cable o una carga local significativa adecuada para causar una deformacion del mismo cable, se ha observado que incluso en caso de que la deformacion implique tambien al aislamiento, por ejemplo debido a que la energfa del impacto supera el valor admisible capaz de ser soportado por la capa de proteccion contra impactos, o en caso de que el elemento de proteccion se seleccione con un grosor relativamente pequeno, el perfil de deformacion del blin- daje metalico sigue una lmea suave continua evitando con ello aumentos locales del campo electrico.

En general, los materiales utilizados para la capa aislante y la vaina exterior del cable recuperan elasticamente solo una parte de su tamano y forma originales despues del impacto, de manera que despues del impacto, incluso si ha ocurrido antes de que el cable se haya energizado, el grosor de la capa aislante que resiste la tension electrica se reduce.

Sin embargo, el solicitante ha observado que cuando se utiliza un blindaje metalico fuera de la capa aislante del cable, el material de ese blindaje se deforma permanentemente por el impacto, limitando aun mas la recuperacion elastica de la deformacion, de manera que la capa es impedida de recuperar elasticamente su forma y tamano origi- nales.

En consecuencia, la deformacion causada por el impacto, o al menos una parte significativa de la misma, se mantie- ne despues del impacto, incluso si la causa del impacto en sf se ha eliminado.

La citada deformacion resulta en que los cambios de grosor de la capa de aislamiento vanan desde el valor original a un valor "danado" td (ver la figura 5). Por consiguiente cuando el cable esta siendo energizado, el grosor real de la capa de aislamiento que esta soportando el esfuerzo de la tension electrica (r) en la zona de impacto no es superior a, sino mas bien es td.

Ademas, cuando se realiza un impacto contra un cable que tiene un blindaje metalico de tipo "discontinuo", por ejemplo, hecho de hilos o tiras enrolladas helicoidalmente, ya sea en el caso de que no haya una capa de proteccion contra los impactos (como se muestra en la figura 5) o incluso en la presencia de una capa de proteccion contra los impactos (de tipo compacto o expandida), la resistencia desigual de la estructura de hilos de blindaje metalico hace

que el hilo se encuentre mas cerca de la zona de impacto que va a ser deformada significativamente y transmita la citada deformacion a las capas subyacentes como una deformacion "local", con una participacion mmima de las zonas vecinas.

En la capa aislante, esto se traduce en un efecto de "pico", lo que provoca una deformacion de lo que de otro modo 5 senan lmeas equipotenciales circulares del campo electrico en la zona de impacto, como se muestra en la figura 5,

en la que las lmeas equipotenciales circulares originales se dibujan con lmeas de puntos y las lmeas deformadas se dibujan con lmeas continuas.

La deformacion de las lmeas equipotenciales del campo electrico hace que se acerquen mas unas a las otras en la zona de impacto, lo que significa que el gradiente electrico en esta zona se hace significativamente mayor. Este 10 incremento local del gradiente electrico es probable que haga que se produzcan descargas electricas, determinando el fallo en el cable (impactado) en una prueba electrica de descargas parciales, incluso en caso de impactos de energfa relativamente baja. En caso de que el blindaje metalico este fabricado de una lamina metalica plegada longi- tudinalmente, en particular cuando se combina con un elemento de proteccion expandido, el solicitante ha descu- bierto, sin embargo, que la deformacion local del blindaje y de la capa aislante subyacente se reduce significativa- 15 mente.

De hecho, el elemento de proteccion expandido, soportado de forma continua por el blindaje metalico subyacente, es capaz de distribuir la energfa del impacto sobre un area relativamente grande alrededor de la posicion de impacto, como se muestra en la figura 6.

En consecuencia, se reduce la deformacion de las lmeas equipotenciales del campo electrico (y tambien asociado 20 con un area mas grande), de manera que se encuentren menos cercanas que en el caso de los hilos helicoidales que se ha descrito mas arriba, con un impacto de la misma energfa.

Como resultado, el aumento del gradiente electrico local producido por el impacto se reduce al mmimo y la capaci- dad del cable de soportar las pruebas de descarga parcial se incrementa significativamente.

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REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de fabricacion de un cable electrico (1), que comprende las fases de:

- alimentar (201) un conductor (2) a una velocidad de alimentacion predeterminada;

- extruir (210) una capa semiconductora interior (3) en la superficie exterior del citado conductor (2);

- extruir (202) una capa aislante termoplastica (4) en una posicion radialmente exterior al conductor (2);

- extruir (310) una capa semiconductora exterior (5) alrededor de la citada capa aislante (4) obteniendo de este modo un nucleo (2a) del cable que comprende el citado conductor (2), la citada capa semiconductora interior (3), la citada capa aislante termoplastica (4) y la citada capa semiconductora exterior

(5);

- refrigerar (203) el citado nucleo del cable (2a);

- formar (210) un blindaje metalico circunferencialmente cerrado (6) alrededor del citado nucleo del cable (2a);

en el que el conductor es alimentado continuamente, de manera que el tiempo que transcurre entre el final de la fase de refrigeracion (203) y el comienzo de la fase de formacion de blindaje (210) es inversamente proporcional a la velocidad de alimentacion del conductor (2), en el que el citado procedimiento comprende, ademas, la fase de aplicar un elemento de proteccion contra impactos (20) alrededor del citado blindaje metalico cerrado circunferencialmente (6), comprendiendo la citada fase de aplicar el citado elemento de proteccion contra impactos (20):

- aplicar una capa polimerica no expandida (21) alrededor del citado blindaje metalico (6), y

- aplicar una capa polimerica expandida (22) alrededor de la capa polimerica no expandida (21).
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la fase de formacion (210) comprende la etapa de plegar longitudinalmente una lamina metalica (60) alrededor de la citada capa aislante extruida (4).
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que la fase de formacion (210) comprende la etapa de superponer los bordes de la citada chapa metalica (60) para formar el blindaje metalico (6).
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que la fase de formacion (210) comprende la etapa de unir los bordes de la citada chapa metalica (60) para formar el blindaje metalico (6).
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende, ademas, la fase de suministrar el conductor (2) en forma de una varilla metalica.
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende, ademas, la fase de aplicar una capa de im- primacion alrededor del blindaje metalico (6).
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que la fase de la aplicacion de la capa de imprimacion es realizada por extrusion.
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende, ademas, la fase de aplicacion de una vaina exterior (23) alrededor del blindaje metalico (6).
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que la vaina exterior (23) es aplicada alrededor de la capa polimerica expandida (22).
10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la fase de refrigerar (203) la capa de aislamiento extruida (4) se lleva a cabo alimentando longitudinalmente el conductor (2) con la capa aislante termoplastica (4) a traves de un dispositivo de refrigeracion alargado.
11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que se selecciona el material de polfmero termoplastico de la capa aislante (4) de entre: poliolefinas, copolfmeros de diferentes olefinas, copolfmeros de una olefina con un ester etilenicamente insaturado, poliesteres, poliacetatos, polfmeros de celulosa, policarbonatos, polisulfo- nas, resinas de fenol, resinas de urea, policetonas, poliacrilatos, poliamidas, poliaminas, y mezclas de los mis- mos.
12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que se selecciona el citado material de polfmero ter- moplastico de entre: polietileno (PE), polipropileno (PP), etileno / acetato de vinilo (EVA), etileno / acrilato de metilo (EMA), etileno / acrilato de etilo (EEA), etileno / acrilato de butilo (EBA), copolfmeros termoplasticos de

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etileno / a - olefina, poliestireno, resinas de acrilonitrilo / butadieno / estireno (ABS), cloruro de polivinilo (PVC), poliuretano, poliamidas, tereftalato de polietileno (PET), tereftalato de polibutileno (PBT), y copolfmeros de los mismos o mezclas mecanicas de los mismos.
13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el material de polfmero termoplastico de la capa 5 aislante (4) incluye una cantidad predeterminada de un lfquido dielectrico.