ES2714526T3 - Cable de de transporte de energía con una capa reticulada aislante eléctricamente, y procedimiento para la extracción de subproductos reticulados de esta - Google Patents
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Abstract
Un cable de de transporte de energía que comprende al menos un núcleo del cable que comprende un conductor eléctrico, una capa reticulada aislante eléctricamente que comprende al menos una poliolefina reticulada por reacción con al menos un peróxido orgánico, y partículas de zeolita colocadas en el núcleo del cable.
Description
DESCRIPCION
Cable de de transporte de ene^a con una capa reticulada aislante electricamente, y procedimiento para la extraccion de subproductos reticulados de esta
Antecedentes de la invencion
La presente invencion versa sobre un cable de de transporte de energfa que tiene una capa reticulada aislante electricamente, y sobre un procedimiento para extraer subproductos reticulados de esta.
Los cables para transportar energfa electrica generalmente incluyen al menos un nucleo de cable. El nucleo de cable esta formada habitualmente por al menos un conductor cubierto secuencialmente por una capa polimerica interior que tiene propiedades semiconductoras, una intermedia que tiene propiedades aislantes electricamente, una capa polimerica externa que tiene propiedades semiconductoras. Los cables para transportar energfa electrica de tension media o alta generalmente incluyen al menos un nucleo de cable rodeada por al menos una capa de apantallamiento, normalmente fabricada de metal o de metal y de material polimerico. La capa de apantallamiento puede fabricarse en forma de hilos (trenzas), de una cinta helicoidalmente envuelta en torno al nucleo de cable o una lamina enrollada longitudinalmente en torno al nucleo de cable.
Las capas polimericas que rodean el conductor estan fabricadas comunmente de un polfmero reticulado a base de poliolefina, en particular polietileno reticulado (XLPE), o copolfmeros elastomericos de etileno/propileno (EPR) o etileno/propileno/dieno (EPDM), tambien reticulados, segun se divulga, por ejemplo, en el documento WO 98/52197. La etapa de reticulacion, llevada a cabo despues de extrudir el material polimerico sobre el conductor, da al material propiedades mecanicas y electricas satisfactorias incluso a temperaturas elevadas tanto durante un uso convencional como con una sobrecarga de corriente.
El procedimiento reticulado de materiales de poliolefina, particularmente polietileno (XLPE), requiere la adicion al material polimerico de un agente reticulante, habitualmente un peroxido organico, y subsiguientemente calentarlos a una temperatura que provoque la escision y la reaccion del peroxido. Se forman subproductos principalmente derivados de la descomposicion del peroxido organico. En presencia de un campo electrico continuo, tales subproductos, estando atrapados dentro del material reticulado, provocan una acumulacion de cargas espaciales que puede provocar descargas electricas y finalmente la perforacion del aislamiento, particularmente en cables de de transporte de energfa de corriente continua (CC). Por ejemplo, peroxido de dicumilo, el agente reticulado mas comun usado para el aislamiento de cables, forma metano (subproducto ligero) y subproductos pesados, principalmente acetofenona y alcohol cuirnlico. El metano puede ser eliminado del nucleo del cable con un procedimiento de desgasificacion a una temperatura relativamente baja (en torno a 70°C), mientras que se puede eliminar la acetofenona y el alcohol cumflico solamente sometiendo el nucleo del cable a un procedimiento prolongado de desgasificacion, a una temperatura adecuada para provocar la migracion de los subproductos (habitualmente en torno a 70°C-780°C) y la subsiguiente evaporacion del nucleo de cable. Este procedimiento de desgasificacion debe llevarse a cabo durante un largo periodo de tiempo (habitualmente de 15 dfas a aproximadamente 2 meses, dependiendo de las dimensiones del cable) y no puede llevarse a cabo continuamente sino solamente de lote en lote en dispositivos grandes de desgasificacion que pueden albergar una longitud dada de cable. Esto aumenta en gran medida el tiempo y los costes de produccion de los cables de de transporte de energfa de CC.
En el documento US 2010/0314022 se describe un procedimiento para producir un cable aislado de CC con un sistema de aislamiento electrico a base de polfmero extrudido, que comprende las etapas de: proporcionar un sistema de aislamiento a base de polfmeros que comprende una composicion formulada con polfmeros, preferentemente una composicion formulada con polietileno; opcionalmente la reticulacion de la composicion de polfmeros; y finalmente exponer el sistema de aislamiento a base de polfmeros a un procedimiento de tratamiento termico mientras que se cubre la superficie exterior del sistema de aislamiento a base de polfmeros mediante una cubierta impermeable a al menos una sustancia presente en el sistema de aislamiento a base de polfmeros en una distribucion no homogenea, igualando la concentracion, de ese modo de la al menos una sustancia en el sistema de aislamiento a base de polfmeros. La al menos una sustancia comprende habitualmente subproductos reticulados y diversos aditivos, que habitualmente aumentan la conductividad del material. Preferentemente, un papel metalico delgado o similar esta enrollado en torno al rollo del cable de CC. Alternativamente, la cubierta impermeable puede ser el apantallamiento metalico o la cubierta o vaina exterior dispuesta por fuera del apantallamiento metalico. El efecto general de tal procedimiento es el de igualar tanto como sea posible la concentracion de los subproductos reticulados en el interior de la capa aislante que, sin embargo, no son eliminados del nucleo del cable.
El documento JP 64-024308 versa sobre un cable de de transporte de energfa de CC dotado de una capa amortiguadora de cargas espaciales colocada entre la capa semiconductora interna y la capa aislante o entre la capa semiconductora externa y la capa aislante, estando formada la capa amortiguadora de cargas espaciales por un copolfmero de etileno con un monomero aromatico, por ejemplo, estireno, en una cantidad de 0,01 a 2% molar por 1 mol de etileno. Debido al efecto de resonancia del anillo de benceno del monomero aromatico, la energfa de electrones circundantes es absorbida y se evita la formacion de la carga espacial y, ademas, es posible mejorar la resistencia dielectrica del polfmero base.
El documento JP 02-253513 versa sobre un cable aislante reticulado de polietileno que debena evitar la degradacion oxidativa provocada por el contacto con el oxfgeno y debena permitir la operacion continua a elevadas temperatures. Como subproducto del peroxido organico, el alcohol cuirnlico experimenta una degradacion para formar ametilestireno y agua. La degradacion de alcohol cuirnlico se acelera en la presencia del oxfgeno. La humedad que se forma por la anterior degradacion puede provocar la aparicion de vados y arborescencias con nudos con la consecuente degradacion del material aislante. Para evitar tales desventajas, un material plastico que contiene un absorbente de oxfgeno dispuesto en la parte central y la capa semiconductora externa del conductor. Como absorbente de oxfgeno, se puede usar un desoxidante, tal como un producto comercialmente disponible denominado Ageless de Mitsubishi Gas Chemical Co., que esta formado por oxido de hierro/cloruro de potasio. El documento US6383634B1 divulga un cable electrico de alta tension para la transmision o distribucion de energfa electrica que tiene al menos un conductor y un sistema aislante impregnado que comprende una parte dielectrica maciza aislante electricamente, en la que las partfculas dielectricas finas en la parte solida aislante electricamente comprenden una zeolita. La zeolita dispersada en un agente gelante rellena los vados en el cable. Como resultado, se puede reducir sustancialmente la sensibilidad a la temperatura durante la produccion.
Sumario de la invencion
El solicitante se ha enfrentado al problema de eliminar el procedimiento de desgasificacion de larga duracion a alta temperatura de los nucleos de cables de de transporte de energfa que tienen una capa reticulada aislante, o al menos para reducir la temperatura y/o la duracion del mismo, de forma que aumente la productividad y se reduzcan los costes de fabricacion. El anterior objetivo debena lograrse sin aumentar la complejidad de la produccion del cable y, por supuesto, sin ningun efecto perjudicial en el rendimiento del cable ni si quiera despues de muchos anos de su instalacion.
El anterior problema y otros que seran mas evidentes a partir de la siguiente descripcion pueden ser resueltos al dotar al nucleo del cable de partfculas de zeolita colocadas en las inmediaciones de la capa reticulada aislante, mas espedficamente en el nucleo del cable, por ejemplo, dentro del conductor del cable y/o en la capa semiconductora externa. Las partfculas de zeolita son capaces de extraer y absorber, muy eficazmente y de manera irreversible, los subproductos derivados de la reaccion reticulada, de forma que se evite la acumulacion de carga espacial en el material aislante durante la vida util del cable.
Por lo tanto, segun un primer aspecto, la presente invencion versa sobre un cable de de transporte de energfa que comprende al menos un nucleo de cable que comprende un conductor electrico, una capa reticulada aislante electricamente, y partfculas de zeolita colocadas en el nucleo del cable.
Segun un segundo aspecto, la presente invencion versa sobre un procedimiento para la extraccion de subproductos reticulados de una capa reticulada aislante electricamente de un nucleo del cable de de transporte de energfa, comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas secuenciales:
fabricar un nucleo del cable de de transporte de energfa que comprende un conductor electrico, una capa reticulada aislante electricamente que contiene subproductos reticulados, y partfculas de zeolita;
calentar el nucleo del cable de de transporte de energfa hasta una temperatura que provoca la migracion de los subproductos reticulados de la capa reticulada aislante electricamente y, entonces, colocar un apantallamiento metalico en torno al nucleo del cable de de transporte de energfa.
La etapa de calentar del procedimiento de la invencion provoca que al menos una fraccion de los subproductos reticulados sea absorbida sustancialmente de manera irreversible en las partfculas de zeolita, mientras que otra fraccion se difunde por fuera del nucleo del cable.
En particular, las partfculas de zeolita absorben sustancialmente de manera irreversible algunos de los subproductos reticulados durante la etapa de calentamiento. Durante la etapa de calentamiento, una fraccion de subproductos reticulados que es gaseosa a temperatura ambiente, tal como metano, o que tiene un punto bajo de ebullicion, es eliminada haciendo que se difunda fuera del nucleo del cable. Preferentemente, se lleva a cabo la etapa de calentamiento a una temperatura de 70°C a 80°C, durante un tiempo de 7 a 15 dfas. La presencia de partfculas de zeolita en las inmediaciones de la capa reticulada aislante electricamente evita que se extienda el procedimiento de desgasificacion durante un tiempo mayor (habitualmente de 15 a 30 dfas), para eliminar subproductos de alto punto de ebullicion, tales como alcohol cuirnlico y acetofenona.
Para el fin de la presente divulgacion y de las siguientes reivindicaciones, salvo cuando se indique algo distinto, debera entenderse que todos los numeros que expresan cantidades, cuantfas, porcentajes, etcetera, estan modificados en todos los casos por el termino “aproximadamente”. Ademas, todos los intervalos incluyen cualquier combinacion de los puntos maximos y mrnimos divulgados e incluyen cualquier intervalo intermedio de los mismos, que pueden o no estar enumerados espedficamente en la presente memoria.
Para los fines de la invencion, el termino “tension media” generalmente quiere decir una tension entre 1 kV y 35 kV, mientras que “alta tension” quiere decir tensiones mas altas que 35 kV.
Con “capa aislante electricamente” se quiere decir una capa de cubierta fabricada de un material que tiene propiedades aislantes, en concreto, que tiene una rigidez dielectrica (resistencia dielectrica de ruptura) de al menos 5 kV/mm, preferentemente de al menos 10 kV/mm.
Con “capa reticulada aislante electricamente” se quiere decir una capa aislante fabricada de un polfmero reticulado. Para el fin de la presente divulgacion y de las siguientes reivindicaciones, con “absorcion irreversible” y similar, se quiere decir que una vez absorbido por las partfculas de zeolita no se observa una liberacion sustancial de subproductos despues de encerrar el cable en una vaina hermetica, tal como, por ejemplo, el apantallamiento metalico.
Con “nucleo” o “nucleo del cable” se quiere decir la porcion del cable que comprende un conductor electrico, una capa aislante que rodea dicho conductor y, opcionalmente, al menos una capa semiconductora, por ejemplo, una capa semiconductora interna que rodea el conductor en una posicion radialmente interna con respecto a la capa aislante y/o una capa semiconductora externa que rodea la capa aislante.
Para el fin de la presente divulgacion y de las siguientes reivindicaciones, el termino “en el nucleo del cable” quiere decir cualquier posicion dentro o en contacto directo con al menos uno de los componentes del nucleo del cable. Segun una primera realizacion, el conductor electrico esta formado por una pluralidad de filamentos trenzados conductores electricamente y las partfculas de zeolita estan colocadas dentro de los vacfos entre dichos filamentos. El cable de la invencion puede tener uno, dos o tres nucleos de cable.
Preferentemente, el cable de la invencion comprende un nucleo del cable que comprende al menos una capa semiconductora.
Segun una segunda realizacion, se colocan las partfculas de zeolita en contacto con la capa semiconductora. Preferentemente, tal capa semiconductora es una capa semiconductora externa dispuesta sobre la capa reticulada aislante electricamente.
Segun una tercera realizacion, se colocan las partfculas de zeolita en la capa semiconductora. Preferentemente, tal capa semiconductora se encuentra en una capa semiconductora interna dispuesta sobre el conductor electrico. Segun una cuarta realizacion, se colocan las partfculas de zeolita tanto dentro de los vacfos entre los filamentos del conductor electrico, como en una capa semiconductora, o en contacto con la misma, preferentemente la capa semiconductora exterior. De ese modo, el efecto de las partfculas de zeolita se ejerce en ambos lados de la capa aislante electricamente y, por lo tanto, la extraccion y absorcion de los subproductos reticulados son mas eficientes. Las partfculas de zeolita de la invencion pueden ser dispersadas en un material, o sobre el mismo, colocado en el nucleo del cable.
Segun una realizacion preferente, las partfculas de zeolita estan dispersadas en un material de relleno. Preferentemente, el material de relleno es un material polimerico de relleno que puede ser proporcionado en el nucleo del cable mediante un procedimiento continuo de deposicion, especialmente mediante extrusion o mediante extrusion por estirado. Preferentemente, el material de relleno es un material de relleno amortiguador que es colocado habitualmente entre los filamentos que forman el conductor electrico de un cable de de transporte de energfa para evitar la propagacion de agua o humedad que pueda penetrar en el conductor del cable, especialmente cuando se ha de instalar el cable en entornos muy humedos o por debajo del agua. El material de relleno amortiguador de generalmente comprende un material polimerico y un material higroscopico, por ejemplo, un compuesto basado en un copolfmero de etileno, por ejemplo, un copolfmero de etileno/acetato de vinilo, relleno con un polvo de absorcion de agua, por ejemplo, polvo de poliacrilato sodico.
Segun otra realizacion, las partfculas de zeolita estan dispersadas sobre la superficie de un hilo higroscopico o una cinta higroscopica. En general, se conocen los hilos higroscopicos en cables de de transporte de energfa para ser colocados en contacto con los filamentos conductores y/o con la capa semiconductora externa, de forma que proporcione propiedades hidrofobas. Los hilos higroscopicos estan fabricados, en general, de filamentos polimericos, por ejemplo, filamentos de poliester, en los que se depositan partfculas de un material higroscopico, por ejemplo, sales de poliacrilato, por medio de un material adhesivo, normalmente alcohol de polivinilo (PVA). Tales hilos pueden ser modificados segun la presente invencion depositando una mezcla de partfculas higroscopicas y de partfculas de zeolita sobre los filamentos polimericos. En particular, los filamentos polimericos pueden humedecerse con una solucion de un material adhesivo y, entonces, las partfculas de zeolita son espolvoreadas sobre la misma y permanecen atrapadas en la solucion y, tras el secado, en el material adhesivo.
Se puede usar una tecnica similar para proporcionar cintas higroscopicas que incluyen partfculas de zeolita. Las cintas higroscopicas usadas comunmente en cables de de transporte de energfa pueden no ser conductoras, en caso de que esten colocadas en el cable de apantallamiento, o pueden ser semiconductoras cuando se coloquen en contacto con la capa semiconductora exterior. En las cintas, normalmente fabricadas de un material no tejido de
filamentos polimericos, se depositan partfculas de un material higroscopico, por ejemplo, sales de poliacrilato, mediante un material adhesivo, segun se ha mencionado anteriormente. Tales cintas pueden ser modificadas segun la presente invencion depositando una mezcla de partfculas higroscopicas y de partfculas de zeolita en el material no tejido.
Segun las anteriores realizaciones preferentes, es evidente que las partfculas de zeolita pueden ser colocadas en las inmediaciones de la capa reticulada aislante electricamente por medio de los elementos del cable que ya son componentes habituales de los cables de de transporte de energfa, tales como cintas o hilos higroscopicos o materiales de relleno amortiguadores de evitando, asf, anadir al cable un componente adicional que no sena necesario para un cable convencional. Esto reduce notablemente el tiempo y los costes de fabricacion del cable. La ventaja anterior no excluye la posibilidad de dotar al cable de de transporte de energfa de partfculas de zeolita por medio de uno o mas componentes adicionales colocados intencionalmente en el cable para obtener la extraccion y la absorcion de los subproductos reticulados.
Con relacion a las partfculas de zeolita adecuadas para la presente invencion, pueden ser seleccionadas de una amplia gama de aluminosilicatos de origen natural o sintetico, que tienen una estructura microporosa que puede acomodar una variedad de cationes, tales como Na+, K+, Ca2+, Mg2+ y otros. Actuan como cribas moleculares debido a su capacidad de clasificar selectivamente moleculas principalmente en funcion de un procedimiento de exclusion por tamano. Tambien se usan ampliamente como catalizadores, especialmente en la industria petroquímica.
Sin entrar en consideraciones teoricas para explicar la presente invencion, el solicitante cree que las partfculas de zeolita son particularmente eficaces como absorbentes irreversibles para los subproductos reticulados, tales como la acetofenona y el alcohol cuirnlico, dado que estas moleculas, cuando son introducidas en la estructura microporosa de la zeolita, parecen experimentar una reaccion de oligomerizacion (espedficamente, una reaccion de dimerizacion) que las convierte en moleculas mucho mas voluminosas. Como resultado, se atrapan de manera irreversible los subproductos reticulados, ahora voluminosos, en la estructura de la zeolita y no pueden migrar de vuelta al exterior, ni si quiera despues de una exposicion prolongada a temperaturas relativamente altas, tales como las alcanzadas por el cable de de transporte de energfa durante el uso. Incluso en la ausencia de las reacciones de oligomerizacion, los subproductos permanecen principalmente en las partfculas de zeolita dado que su solubilidad en el polfmero reticulado es menor que la de las partfculas de zeolita.
Preferentemente, las partfculas tienen una proporcion molar SiO2/Al2O3 igual o inferior a 20, mas preferentemente igual o inferior a 15.
Preferentemente, las partfculas de zeolita tienen un diametro maximo de una esfera que puede difundirse a lo largo de al menos una (preferentemente, las tres) de las direcciones de los ejes celulares (en lo que sigue tambien denominado “diametro de esfera”) igual o mayor que 3 A. Segun es bien sabido en la tecnica de la zeolita, este diametro de esfera proporciona informacion cuantitativa sobre el tamano de los canales presentes en la estructura de zeolita, que puede desarrollarse en una dimension, dos dimensiones o tres dimensiones (lo que se denomina “dimensionalidad” que puede ser 1, 2 o 3). Preferentemente, las partfculas de zeolita de la invencion tienen una dimensionalidad de 2, mas preferentemente de 3.
Preferentemente, las partfculas de zeolita tienen un contenido de sodio, expresado como Na2O, igual o inferior a 0,3% en peso.
Las partfculas de zeolita que tienen una proporcion molar SiO2/AhO3, el diametro de esfera y el contenido de sodio en los intervalos preferentes segun la invencion son capaces de absorber una cantidad de subproductos reticulados de alta punto de ebullicion en un momento dado mayor que otras partfculas de zeolita que tienen al menos una de las caractensticas mencionadas fuera del intervalo segun la invencion.
Se pueden encontrar mas detalles sobre la nomenclatura y los parametros de la zeolita, en, por ejemplo, IUPAC Recommendations 2001, Pure Appl. Chem., Vol. 73, No. 2, pp. 381-394, 2001, o en su pagina web de International Zeolite Association (IZA) (http://www.iza-structure.org/).
Con relacion a la cantidad de partfculas de zeolita que han de ser colocadas en las inmediaciones de la capa reticulada aislada electricamente, puede variar dentro de un amplio intervalo y depende, principalmente, sobre el tipo de zeolita, la cantidad de subproductos que ha de ser eliminada, el grosor de la capa aislante, la temperatura de desgasificacion, y el contenido diana final de subproductos. Segun evaluaciones preliminares, suponiendo una diana final del 0,32% en peso de contenido de alcohol cumnlico, las partfculas de zeolita estan, preferentemente, presentes en una cantidad de 70 g/m a 1000 g/m para un grosor aislante de 25 mm y de 27 g/m a 450 g/m para un grosor aislante de 15 mm, mas preferentemente de 70 g/m a 210 g/m para un grosor aislante de 25 mm y de 27 g/m a 80 g/m para un grosor aislante de 15 mm, estando expresadas las unidades como cantidad de partfculas de zeolita (en gramos) con respecto a la longitud del cable (en metros). En vista de los intervalos e indicaciones anteriores, una persona experta es capaz de determinar sin una carga indebida una cantidad adecuada de partfculas de zeolita que ha de ser anadida a una capa aislante dada.
Con relacion a la capa reticulada aislante electricamente, comprende preferentemente, al menos una poliolefina, mas preferentemente al menos un homopoKmero de etileno o copoKmero de etileno con al menos una alfaolefina C3-C12, que tiene una densidad de 0,910 g/cm3 a 0,970 g/cm3, mas preferentemente de 0,915 g/cm3 a 0,940 g/cm3 Preferentemente, el homopoUmero o copolfmero de etileno tiene una temperatura (Tm) de fusion superior a 100°C y/o una enta^a de fusion (AHm) superior a 50 J/g.
Preferentemente, el homopoUmero o copolfmero de etileno es seleccionado de: polietileno (MDPE) de densidad media que tiene una densidad de 0,926 g/cm3 a 0,970 g/cm3; polietileno (LDPE) de baja densidad y polietileno (LLDPE) de densidad baja lineal que tiene una densidad de 0,910 g/cm3 a 0,926 g/cm3; polietileno (HDPE) de alta densidad que tiene una densidad de 0,940 g/cm3 a 0,970 g/cm3. En una realizacion de la invencion, la capa reticulada aislante electricamente comprende LDPE.
Preferentemente, la poliolefina que forma la capa reticulada aislante electricamente esta reticulada por la reaccion con al menos un peroxido organico. Preferentemente, el peroxido organico tiene la formula R1-O-O-R2, en la que R1 y R2 , iguales o diferentes entre sf, son alquilos C1-C18, arilos C6-C12, alquilarilos o arilalquilos C7-C24 lineales o, preferentemente, ramificados. En una realizacion, el peroxido organico es seleccionado de: peroxido dicumflico, peroxido t-butil cumflico, 2,5-dimetil-2,5-di(t-butil peroxi)hexano, peroxido di-t-butflico, o mezclas de los mismos. Preferentemente, se anade el peroxido organico a la poliolefina en una cantidad de 0,05% a 8% en peso, mas preferentemente de 0,1% a 5% en peso.
La capa reticulada aislante electricamente puede comprender, ademas, una cantidad eficaz de uno o mas aditivos, seleccionados de, por ejemplo: antioxidantes, estabilizadores termicos, adyuvantes al procedimiento, agentes de antiprevulcanizacion y materiales inorganicos de relleno.
El cable segun la presente invencion incluye, ademas, al menos una capa semiconductora. La capa semiconductora esta formada, preferentemente, por un material polimerico reticulado, mas preferentemente la misma poliolefina reticulada usada para la capa aislante electricamente, o al menos un material de relleno conductor de , preferentemente, un material de relleno negro de carbon. El material de relleno conductor de esta dispersado, generalmente, dentro del material polimerico reticulado en una cantidad tal para proporcionar al material propiedades semiconductoras, en concreto, para obtener un valor de resistividad volumetrica, a temperatura ambiente, inferior a 500 Qm, preferentemente inferior a 20 Qm. Habitualmente, la cantidad de negro de carbon puede encontrarse entre 1 y 50% en peso, preferentemente entre 3 y 30% en peso, con respecto al peso del polfmero.
La produccion del cable de de transporte de energfa segun la presente invencion puede llevarse a cabo segun tecnicas conocidas, particularmente mediante extrusion de la capa aislante electricamente y de al menos una capa semiconductora sobre el conductor electrico.
Segun una realizacion preferente, el conductor electrico esta formado por una pluralidad de filamentos trenzados conductores electricamente y se colocan las partfculas de zeolita dentro de los vacfos entre dichos filamentos.
Alternativamente, las partfculas de zeolita pueden ser depositadas, preferentemente, en al menos un hilo higroscopico colocado en contacto con los filamentos trenzados conductores electricamente.
Segun otra realizacion, las partfculas de zeolita pueden ser dispersadas en un material de relleno y el material de relleno que contiene las partfculas de zeolita es extrudido o extrudido por estirado sobre el conductor electrico, de forma que rellene vacfos entre los filamentos del conductor.
Segun otra realizacion preferente, la cinta higroscopica que contiene las partfoulas de zeolita es envuelta sobre una capa semiconductora externa dispuesta sobre la capa aislante electricamente. Subsiguientemente, el nucleo del cable, desprovista del apantallamiento metalico, es calentada a una temperatura para que provoque la migracion de los subproductos reticulados de la capa reticulada aislante electricamente a las partfoulas de zeolita absorbiendo, asi, los subproductos reticulados. Despues, se coloca un apantallamiento metalico en torno al nucleo del cable de de transporte de energfa segun las tecnicas bien conocidas.
Breve descripcion de los dibujos
Caracteristicas adicionales seran evidentes a partir de la descripcion detallada dada en lo que sigue con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 es una seccion transversal de una primera realizacion de un cable de de transporte de energfa, particularmente adecuado para tension media o alta, segun la presente invencion;
la Figura 2 es una seccion transversal de una segunda realizacion de un cable de de transporte de energfa, particularmente adecuado para tension media o alta, segun la presente invencion;
las Figuras 3, 4 y 5 muestran algunos resultados experimentales obtenidos segun los ejemplos documentados en lo que sigue.
Descripcion detallada de las realizaciones preferentes
En la Figura 1, se representa esquematicamente una seccion transversal de una primera realizacion de un cable (1) segun la presente invencion, que comprende un conductor electrico (2), una capa semiconductora interna (3), una capa aislante electricamente (4), una capa semiconductora externa (5), un apantallamiento metalico (6) y una vaina (7). El conductor electrico (2), la capa semiconductora interna (3), la capa aislante electricamente (4), y la capa semiconductora externa (5) constituyen el nucleo del cable (1). El cable (1) esta concebido particularmente para el transporte de corriente de tension media o alta.
El conductor (2) consiste en filamentos metalicos (2a), preferentemente de cobre o aluminio o ambos, trenzados entre sf mediante procedimientos convencionales. La capa aislante electricamente (4), las capas semiconductoras (3) y (5) estan fabricadas extrudiendo materiales polimericos segun tecnicas conocidas. Normalmente, se coloca en torno a la capa conductora externa (5), una capa (6) de apantallamiento metalico, fabricada de bandas o hilos conductores envueltos helicoidalmente en torno al nucleo del cable o de una cinta conductora electricamente enrollada longitudinalmente y solapada (preferentemente encolada) sobre la capa subyacente. Normalmente el material conductor electricamente de dichos hilos, bandas o cinta es cobre o aluminio o ambos. La capa (6) de apantallamiento puede estar cubierta por una vaina (7), generalmente fabricada de una poliolefina, habitualmente polietileno, en particular, polietileno de alta densidad. Segun una realizacion de la presente invencion, se colocan las partfculas de zeolita dispersadas en un material de relleno dentro de vados (2b) entre dichos filamentos (2a).
En la Figura 2, se representa esquematicamente una seccion transversal de otra realizacion del cable (1) segun la presente invencion, que comprende los mismos elementos descritos en la Figura 1, con la adicion de una cinta higroscopica (8), enrollada sobre la capa conductora externa (5), en la que se dispersan las partfculas de zeolita. En una realizacion adicional, tambien se pueden dispersar las partfculas de zeolita en un material de relleno colocado dentro de vados (2b) entre los filamentos metalicos (2a) que forman el conductor electrico (2), de manera analoga a lo descrito en la Figura 1.
En otra realizacion adicional, la capa semiconductora (3) del cable (1) tiene la forma de una cinta semiconductora enrollada en torno al conductor electrico (2), tal como una cinta semiconductora que contiene partfculas de zeolita. Las Figuras 1 y 2 muestran solamente dos realizaciones de la presente invencion. Se pueden realizar modificaciones adecuadas a estas realizaciones segun necesidades tecnicas espedficas y requisitos de aplicacion sin alejarse del alcance de la invencion.
Se proporcionan los siguientes ejemplos para ilustrar adicionalmente la invencion.
Ejemplos 1-7
Se llevaron a cabo algunos ensayos para evaluar la capacidad de diferentes materiales para absorber alcohol cumflico, uno de los subproductos principales derivados de la reaccion de reticulacion de polietileno con peroxido cumflico. Cada material que tiene la forma de partfculas finas fue colocado en una cantidad de aproximadamente 0,6 g en bolsitas fabricadas de un material de poliester no tejido, que son porosas para permitir la migracion libre de las moleculas de alcohol cumflico.
Las bolsitas de los materiales que han de ser sometidos a ensayo fueron colocadas en un cilindro fabricado de aluminio, que tiene una pluralidad de rebajes para albergar las muestras y una cavidad circular central en la que se coloco un vaso de vidrio para precipitados que contema alcohol cuirnlico. En uno de los rebajes, se coloco una muestra completamente desgasificada de polietileno reticulado (XLPE) para medir la solubilidad del alcohol cumflico en ese material como referencia. El cilindro, que contema las bolsitas de los materiales que han de ser sometidos a ensayo, la muestra de XLPE y el alcohol cumnlico, fue cerrado con una placa dotada de una junta torica para obtener un cierre estanco. La cantidad de alcohol cumflico absorbida por cada muestra fue medida pesando la muestra a intervalos regulares de hasta 1460 horas de exposicion al alcohol cumflico cuando se han alcanzado las condiciones asintoticas a todas las temperaturas en el intervalo de 40° a 70°C. La solubilidad del alcohol cumflico en cada muestra fue calculada como:
A .C .%
Solubilidad A. C. =
V
(A.C.)
en la que:
A.C. % es el porcentaje de peso del alcohol cumflico absorbido por la muestra con respecto al peso inicial de la muestra;
p(A.C.) es la tension de vapor del alcohol cumflico a la temperatura de ensayo (expresada en bares).
El ensayo se llevo a cabo a diferentes temperaturas (40°C, 60°C y 70°C). Los resultados estan documentados en la Tabla 1.
TABLA 1
Los ejemplos marcados con un asterisco (*) son comparativos.
XLPE: polietileno (Borealis LE 4253) reticulado por peroxido cuirnlico (1.45% en peso, precalentando a 120°C durante 2 minutos, calentando a 150°C durante 15 minutes y enfriamiento final a 20°C);
Dellite 72T: nanoarcilla de montmorilonita modificada con sal amonica cuaternaria (Laviosa Chimica Mineraria S.p.A.);
Carbon D: carbon activo Carbon Decolorans codigo 434507 (Carlo Erba, IT);
Supercarb: carbon activo Adsorbent 2-4566 (SUPELCO, Bellefonte PA USA);
J55o: resina de poliacrilato de sodio Aqua Keep 10SH-P (SUMITOMO SEIkA);
CBV 600: zeolita de tipo Y que tiene: area superficial espedfica = 660 m2/g; proporcion de SO/A^Oa = 5,2; Na2O % = 0,2; dimensionalidad = 3; diametro maximo de la esfera de difusion = 7,35 A (ZEOLYST);
CBV 712: zeolita de tipo Y que tiene: area superficial espedfica = 730 m2/g; proporcion de SiO2/Al2O3 = 12; Na2O % = 0,05; dimensionalidad = 3; diametro maximo de la esfera de difusion = 7,35 A (ZEOLYST).
Por los datos documentados en la Tabla 1, es evidente que en los Ejemplos 6 y 7 segun la invencion las zeolitas son capaces de absorber alcohol cuirnlico en grandes cantidades, mucho mayores que las obtenibles por medio de otros materiales absorbentes, tales como la nanoarcilla de montmorilonita, partfculas de carbono y resina de poliacrilato sodico, un material de absorcion de agua comunmente usado en cables de de transporte de energfa.
Ejemplos 8-11
Para similar las condiciones en un cable de de transporte de energfa, se evaluo la capacidad de absorcion de la zeolita CBV 600 segun el siguiente procedimiento.
El Borealis reticulable LE 4253, comunmente usado como material aislante para cables de de transporte de energfa de CC, fue usado para producir discos de polietileno recien reticulado segun se ha divulgado anteriormente.
Se coloco un disco de LE 4253 recien reticulado (diametro 140 mm, grosor 2,87 mm) en un cilindro similar al de los Ejemplos 1-7, pero desprovisto de rebajes y de una cavidad para albergar muestras y un recipiente, y se colocaron las tres bolsitas, segun se describe en los Ejemplos 1-7 que contienen zeolita CBV 600, en el disco (proporcion de peso de la zeolita/LE 4253 = 0,013). Se cerro el dispositivo de ensayo de manera estanca y se mantuvo a la temperatura de ensayo (60°C o 40°C) durante 16 dfas. En los diagramas de las Figuras 3-4, se documentan las cantidades de acetofenona y alcohol cuirnlico en el disco de LE 4253 como tales (es decir, inmediatamente despues de la reticulacion) y despues del contacto con la zeolita. Es evidente una reduccion notable de la cantidad de subproductos reticulantes en el material aislante cuando se coloca en contacto con las partfculas de zeolita.
Ejemplos 12-13
Para evaluar la capacidad de las partfculas de zeolita para absorber los subproductos reticulados incluso durante almacenamiento a temperatura ambiental, se coloco una muestra de zeolita CBV600 (Ejemplo 12) o de zeolita CBV712 (Ejemplo 13) en una bolsa fabricada de Polylam™, en la que tambien se coloco un pequeno recipiente que contema alcohol cuirnlico. La bolsa fue cerrada hermeticamente. La cantidad de alcohol cuirnlico absorbida por la muestra de zeolita fue medida con el paso del tiempo extrayendo la muestra de zeolita de la bolsa tras cierto tiempo. Los resultados estan documentados en el diagrama de la Figura 5, por la cual parece que la zeolita siguio absorbiendo alcohol cuirnlico incluso despues de mas de 4000 horas de exposicion a 23°C. A partir de estos datos, podemos deducir que las partfculas de zeolita colocadas en las inmediaciones de la capa aislante de un cable de de transporte de energfa debenan ser capaces de eliminar subproductos reticulantes no solo durante el calentamiento de desgasificacion sino tambien durante el almacenamiento del cable a temperatura ambiental.
Claims (15)
1. Un cable de de transporte de ene^a que comprende al menos un nucleo del cable que comprende un conductor electrico, una capa reticulada aislante electricamente que comprende al menos una poliolefina reticulada por reaccion con al menos un peroxido organico, y partfculas de zeolita colocadas en el nucleo del cable.
2. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 1, en el que el conductor electrico esta formado por una pluralidad filamentos trenzados conductores electricamente y las partfculas de zeolita estan colocadas dentro de los vados entre dichos filamentos.
3. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 1, en el que el nucleo del cable comprende al menos una capa semiconductora.
4. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 3, en el que las partfculas de zeolita estan colocadas en contacto con la capa semiconductora.
5. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 4, en el que la capa semiconductora es una capa semiconductora exterior que rodea la capa aislante electricamente.
6. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 3, en el que las partfculas de zeolita estan colocadas en una capa semiconductora.
7. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 6, en el que la capa semiconductora es una capa semiconductora interior que rodea el conductor electrico.
8. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 1, en el que las partfculas de zeolita estan dispersadas en/sobre un sustrato, incluyendo tal sustrato cualquier material de relleno, hilo higroscopico o cinta higroscopica.
9. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 1, en el que las partfculas de zeolita tienen una proporcion molar SiO2/Al2O3 igual o inferior a 20.
10. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 1, en el que las partfculas de zeolita tienen una proporcion molar SiO2/Al2O3 igual o inferior a 15.
11. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 1, en el que las partfculas de zeolita tienen un diametro maximo de una esfera que puede difundirse a lo largo de al menos una de las direcciones de ejes celulares igual o mayor que 3 A.
12. Cable de de transporte de energfa segun la reivindicacion 1, en el que las partfculas de zeolita tienen un contenido de sodio, expresado como Na2O, igual o inferior al 0,3% en peso.
13. Un procedimiento para la extraccion de subproductos reticulados de una capa reticulada aislante electricamente de un nucleo del cable de de transporte de energfa, comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas secuenciales:
fabricar un nucleo de cable de de transporte de energfa que comprende un conductor electrico, una capa reticulada aislante electricamente que comprende al menos una poliolefina reticulada por reaccion con al menos un peroxido organico y que contiene subproductos reticulados, y partfculas de zeolita;
calentar el nucleo del cable de de transporte de energfa hasta una temperatura que provoca la migracion de los subproductos reticulados desde la capa reticulada aislante electricamente hasta las partfculas de zeolita absorbiendo, con ello, las partfculas de zeolita los subproductos reticulados; y
colocar, a continuacion, un apantallamiento metalico en torno al nucleo del cable de de transporte de energfa.
14. Procedimiento segun la reivindicacion 13, en el que la etapa de calentamiento se lleva a cabo a una temperatura de 70°C a 80°C, durante un tiempo de 7 a 15 dfas.
15. Procedimiento segun la reivindicacion 13, en el que la etapa de calentamiento provoca que al menos una fraccion de los subproductos reticulados sea absorbida de manera irreversible en las partfculas de zeolita.
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