ES2837150T3 - Cable de alimentación de aluminio recubierto con un inhibidor de corrosión compuesto de tetrazol - Google Patents

Cable de alimentación de aluminio recubierto con un inhibidor de corrosión compuesto de tetrazol Download PDF

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Attilio Citterio
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Abstract

Cable de alimentación que comprende un elemento metálico hecho de aluminio, en el que se proporciona un inhibidor de corrosión en contacto directo con el elemento metálico, teniendo el inhibidor de corrosión la siguiente fórmula general (I): R1-Ar-R2 (I) en el que R1 es un grupo 1-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 2-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 1-acriloxi-tetrazol-5-ilo o un grupo 1-(2-carboxietenil)-tetrazol-5-ilo; Ar es un resto aromático monocíclico o bicíclico; y R2 es un átomo de hidrógeno (H) o un grupo 1-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 2-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo hidroxilo (OH), un grupo vinilo, un grupo alilo o un grupo -O-CO-R4, donde R4 es un grupo alquenilo que tiene de 2 a 6 átomos de carbono, en el que el inhibidor de corrosión de fórmula (I) se encuentra en una cantidad promedio de 1 x 10-3 g/cm2 a 100 x 10-3 g/cm2 con respecto a la superficie del elemento metálico.

Description

DESCRIPCIÓN
Cable de alimentación de aluminio recubierto con un inhibidor de corrosión compuesto de tetrazol
Campo de la invención
[0001] La presente invención se refiere al cable de transmisión/distribución de energía. En particular, la presente invención se refiere a un cable de alimentación que comprende al menos un elemento de aluminio.
Antecedentes de la invención
[0002] Los cables de alimentación se pueden usar tanto para transmisión o distribución de corriente continua (CC) como de corriente alterna (CA).
[0003] Los cables para transmisión o distribución de energía a media tensión (MT) o alta tensión (AT) generalmente están provistos de un núcleo de cable que comprende un conductor eléctrico metálico (generalmente aluminio o cobre) rodeado por -desde la capa radialmente más interna hasta la capa radialmente más externa- una capa semiconductora interna y una capa aislante. El núcleo del cable está rodeado además por una capa semiconductora exterior, una pantalla metálica (generalmente de aluminio o cobre) y una vaina exterior.
[0004] En la presente descripción, el término «media tensión» se usa para referirse a una tensión típicamente de aproximadamente 1 kV a aproximadamente 30 kV, y el término «alta tensión» se refiere a una tensión superior a 30 kV.
[0005] El aluminio tiene la ventaja de ser más ligero y barato que el cobre, pero es propenso a la oxidación y corrosión en presencia de agua/humedad, por lo que los cables que comprenden elementos de aluminio deben estar dotados de una barrera de humedad o agua para evitar que el agua penetre y llegue a los elementos de aluminio.
[0006] Como barrera contra la humedad o el agua, se puede proporcionar una lámina de metal o plástico/laminado metálico sellado longitudinalmente alrededor del núcleo o núcleos. El metal puede ser aluminio. En el caso de un laminado, la capa plástica generalmente se coloca orientada hacia la cubierta exterior del cable y en contacto con este.
[0007] Pueden surgir diversos problemas debido a que el agua entra en contacto con el núcleo del cable, y a continuación la penetración de agua en los cables, y el estancamiento en ellos, es un evento que debe evitarse. Después de la fabricación, los cables generalmente se almacenan y se envían con tapas de protección en sus cabezas.
[0008] Sin embargo, la penetración y el estancamiento del agua dentro del núcleo del cable pueden producirse a pesar de las precauciones anteriores. En particular, la penetración y el estancamiento del agua no pueden excluirse durante la instalación, por ejemplo, debido a negligencia del personal de instalación, sino también a través de cualquier defecto en la vaina polimérica del cable de alimentación que exponga las partes de aluminio del cable al medio ambiente.
[0009] Los componentes involucrados en el problema de corrosión dependen del tipo de cable. Una lista no exhaustiva puede incluir: alambres de pantalla, cinta ecualizadora, barrera de agua, láminas, etc.
[0010] En presencia de agua, se sabe que el aluminio forma una película protectora de óxido estable dentro de un amplio intervalo de pH, de aproximadamente 4 a 8 (véase, por ejemplo, Aluminium Corrosion, UK Aluminium Industry Fact Sheet 2 de ALFED, www.alfed.org.uk).
[0011] Según lo informado por Khaled y col., «The inhibitive effect of some tetrazole derivatives towards Al corrosion in acid solution: Chemical, electrochemical and theoretical studies», Materials Chemistry and Physics, 113, 2009, págs. 150-158, la película protectora de óxido de aluminio es anfótera y se disuelve sustancialmente cuando el metal está expuesto a altas concentraciones de ácidos o bases. En estas circunstancias, se deben usar inhibidores de corrosión porque la solubilidad de la película de óxido aumenta por encima y por debajo del intervalo de pH de 4 a 8 y el aluminio exhibe un ataque uniforme. Los inhibidores se usan para evitar la disolución de metales.
[0012] Khaled y col. se refieren a la inhibición de la corrosión del aluminio en una solución de ácido clorhídrico 1,0 M en ausencia y presencia de diferentes concentraciones de derivados del tetrazol, a saber, 1-fenil-1H-tetrazol-5-tiol (A), 1-fenil-1H-tetrazol (B), 1H-tetrazol-5-amina (C), 1H-tetrazol (D). La reducción en la disolución de aluminio en presencia de estos compuestos analizados se atribuyó al átomo de azufre presente en el grupo tio que se encuentra en el compuesto A, así como al grupo amino y los anillos heterocíclicos.
[0013] Se ha informado en otras referencias bibliográficas y de patentes que los compuestos de tetrazol tienen acción inhibidora sobre la corrosión de otros metales no ferrosos, tales como la plata y el cobre.
[0014] Entre ellos, F. Zucchi y col., «Tetrazole Derivatives as Corrosion Inhibitors for Copper in Chloride Solutions», Corrosion Science, vol. 38, n.°. 11, págs. 2019-2029, 1996 se refieren a la acción inhibidora de algunos derivados del tetrazol sobre la corrosión del cobre en soluciones de cloruro. Entre los derivados analizados, el 5-feniltetrazol (5Ph-T) y el 5-mercapto-1-fenil-tetrazol (5Mc-1Ph-T) disminuyen su capacidad inhibidora a 80 °C. Los datos de conductancia de polarización demuestran que solo 5Mc-1Ph-T es capaz de mantener sus características protectoras durante casi 60' a 40 °C.
[0015] El documento US 5.744.069 se refiere a un agente anticorrosivo metálico soluble en agua que comprende determinados compuestos de tetrazol para metales no ferrosos tales como cobre, aleaciones de cobre y aleaciones superduras. El agente anticorrosivo metálico soluble en agua que comprende un compuesto de tetrazol está representado por la siguiente fórmula (A):
Figure imgf000003_0001
en el que R1 y R2 indican cada uno hidrógeno, un grupo alquilo que tiene 1 a 20 átomos de carbono, un grupo cicloalquilo, un grupo fenilo, un grupo alquilfenilo, un grupo amino, un grupo mercapto o un grupo alquilmercapto.
[0016] El documento US 4.873.139 se refiere a una técnica para transmitir resistencia a la corrosión a superficies de plata y cobre al poner en contacto dichas superficies con 1-fenil-1H-tetrazol-5-tiol.
[0017] El documento WO 01/82312 A1 describe un cable de alimentación que tiene un elemento de aluminio recubierto con un recubrimiento que inhibe la corrosión y el procedimiento para su producción. La composición de recubrimiento inhibidora de la corrosión comprende un material polimérico y un compuesto inhibidor de la corrosión seleccionado del grupo que consiste en sulfonatos de petróleo, benzotriazoles, alquilbenzotriazoles, bencimidazoles, guanadinobencimidazoles, fenilbencimidazoles, toliltriazoles, mercaptotriazoles, mercaptobenzotriazoles y sales de estos.
Descripción de la invención
[0018] El solicitante ha observado que en aplicaciones de cable pueden producirse fenómenos de corrosión del aluminio incluso dentro del intervalo de pH mencionado anteriormente de 4 a 8. En particular, el solicitante ha observado que estos fenómenos de corrosión son tan graves como para poner en peligro la integridad del componente o componentes de aluminio. Además, el desarrollo de hidrógeno debido a la corrosión del aluminio puede dar lugar a situaciones peligrosas, además de comprometer la funcionalidad del cable de alimentación.
[0019] Sin querer limitarse a una teoría, el solicitante planteó la hipótesis de que este fenómeno de corrosión del aluminio puede deberse principalmente a tres mecanismos redox, causados por la construcción peculiar de los cables de alimentación.
[0020] Dichos mecanismos redox son (i) una reacción de oxidación-reducción, en caso de penetración de agua, en la interfaz aire/agua en la superficie del aluminio, (ii) una reacción de oxidación-reducción debido a un acoplamiento galvánico entre aluminio y negro de carbón de una capa semiconductora adyacente o una cinta absorbente de agua cargada de negro de carbón, donde el aluminio se comporta como un ánodo de sacrificio, y (iii) una reacción de oxidación-reducción debido a un acoplamiento galvánico entre aluminio y cobre, donde el aluminio todavía se comporta como un ánodo de sacrificio.
[0021] El solicitante también observó que, en presencia de una falta sustancial de oxígeno en el cable, no puede obtenerse una formación suficiente de la capa protectora de óxido de aluminio.
[0022] El solicitante se enfrentó al problema de evitar los fenómenos de corrosión de aluminio en el cable de alimentación, en particular dentro del intervalo de pH mencionado anteriormente de 4 a 8.
[0023] Además, teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento de un cable de alimentación, un inhibidor adecuado de la corrosión de aluminio en un cable de alimentación debe ejercer su función durante un período de tiempo prolongado (del orden de, al menos, meses) y a temperaturas superiores a 30 °C.
Resumen de la invención
[0024] El solicitante encontró que el problema anterior puede resolverse proporcionando cables de alimentación que comprenden un componente de aluminio con un inhibidor de corrosión en contacto directo con el componente de aluminio como se define en la reivindicación 1. El inhibidor de corrosión tiene al menos un resto hidroxil-tetrazol unido a un resto cicloaromático.
[0025] Una posible interpretación teórica es que, si bien el resto hidroxil-tetrazol parece adecuado para interactuar con aluminio metálico, un grupo cicloaromático podría proporcionar un blindaje hidrófobo contra el agua. La combinación de los dos restos puede transmitir al compuesto de fórmula (I) una capacidad inhibidora de la corrosión adecuada para proteger las partes de aluminio de un cable de alimentación durante un período prolongado y a temperaturas sustancialmente mayores que la ambiente.
[0026] En consecuencia, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a un cable de alimentación como se define en la reivindicación 1. El cable de alimentación comprende un elemento metálico hecho de aluminio, en el que se proporciona un inhibidor de corrosión en contacto directo con el elemento metálico, teniendo el inhibidor de corrosión la fórmula general (I):
R1-Ar-R2 (I)
en el que R1 es un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 2-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 1 -acriloxi-tetrazol-5-ilo o un grupo 1-(2-carboxietenil)-tetrazol-5-ilo;
Ar es un resto aromático monocíclico o bicíclico; y
R2 es un átomo de hidrógeno (H) o un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 2-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo hidroxilo (OH), un grupo vinilo, un grupo alilo o un grupo -O-CO-R4, donde R4 es un grupo alquenilo que tiene de 2 a 6 átomos de carbono.
[0027] Cuando Ar es un resto aromático monocíclico y R2 es diferente del átomo de hidrógeno, R1 y R2 están en posición orto, meta o para uno con respecto al otro.
[0028] Cuando Ar es un resto aromático bicíclico y R2 es diferente del átomo de hidrógeno, R1 y R2 pueden estar en posición peri entre sí o, preferentemente, pueden ser sustituyentes del mismo ciclo.
[0029] Ar se selecciona ventajosamente de entre el resto de benceno y naftaleno.
[0030] Preferentemente, el inhibidor de corrosión para el cable de la presente invención tiene la siguiente fórmula general (Ia)
Figure imgf000004_0001
en el que R1 y R2 tienen los mismos significados que se definen en la fórmula (I).
[0031] Preferentemente, R1 es un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo.
[0032] Preferentemente, R2 es un átomo de hidrógeno, un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo, más preferentemente en posición orto con respecto a R1, o un grupo hidroxilo (OH). Más preferentemente, R2 es un átomo de hidrógeno.
[0033] El inhibidor de corrosión de fórmula (I) se puede sintetizar según procedimientos conocidos por el experto. Véase, por ejemplo, Tselinski, I. V. y col., Russian Journal of Organic Chemistry, vol. 37, n.° 3, 2001, págs.
430-436.
[0034] Para el objetivo de la presente descripción y de las reivindicaciones adjuntas, excepto donde se indique lo contrario, todos los números que expresan cifras, cantidades, porcentajes y así sucesivamente, deben entenderse como modificadas, en todos los casos, por el término «aproximadamente». Además, todos los intervalos incluyen cualquier combinación de los puntos máximos y mínimos descritos e incluyen cualquier intervalo intermedio en los mismos, que puede o no enumerarse específicamente en esta invención.
[0035] El cable de la presente invención es un cable para transmisión/distribución de energía que comprende uno o más núcleos de cable. Preferentemente, el cable de alimentación de la invención tiene tres núcleos de cable.
[0036] El término «núcleo de cable» indica -en la presente descripción y reivindicaciones- un conductor eléctrico metálico rodeado secuencialmente por una capa semiconductora interna, una capa aislante y una capa semiconductora externa, en contacto secuencial entre sí.
[0037] El conductor eléctrico del cable de la invención puede estar hecho de aluminio, cobre o compuestos de estos. El conductor puede ser en forma de una varilla de metal o de alambres trenzados de metal.
[0038] El cable de alimentación de la presente invención puede comprender además una pantalla de metal y una vaina externa.
[0039] La pantalla metálica puede ser de aluminio o cobre en forma de alambres, trenzas, cintas, varillas o láminas selladas longitudinalmente. En una configuración de cable, una sola pantalla de metal rodeaba todos los núcleos de cable, mientras que en otra configuración cada núcleo de cable está rodeado por su pantalla de modo que el cable tiene tantos núcleos de cable como pantallas de metal.
[0040] Preferentemente, el inhibidor de corrosión de fórmula (I) está asociado con un material de soporte para formar un elemento inhibidor de corrosión donde el inhibidor de corrosión está en contacto directo con el elemento metálico hecho de aluminio.
[0041] Por ejemplo, el inhibidor de corrosión de fórmula (I) para el cable de la invención puede ser absorbido o adsorbido en el material de soporte.
[0042] Los materiales de soporte adecuados para la presente invención son preferentemente química/físicamente inertes al agua.
[0043] Los materiales de soporte adecuados para la presente invención son preferentemente resistentes al calor al menos hasta 100 °C. Ventajosamente, el material de soporte es resistente al calor hasta 150 °C, más preferentemente hasta 200 °C.
[0044] Los materiales de soporte adecuados para la invención son preferentemente material polimérico, ya sea natural o sintético.
[0045] Por ejemplo, el material de soporte puede ser celulosa, poliamida o poliésteres.
[0046] El material de soporte se puede proporcionar en diversas formas adecuadas para la construcción de cables, por ejemplo, en forma de roscas, hilos, cintas o láminas.
[0047] El inhibidor de corrosión de fórmula (I) puede unirse al material de soporte mediante un material adhesivo, típicamente alcohol polivinílico (PVA, por sus siglas en inglés) o una resina de acrilato. En particular, el material de soporte puede humedecerse con una solución de un material adhesivo, y a continuación el inhibidor de corrosión de fórmula (I) en forma, por ejemplo, de polvo, se rocía sobre el mismo y permanece atrapado en la solución, y tras el secado, en el material adhesivo.
[0048] La cantidad media de inhibidor de corrosión de fórmula (I) en contacto directo con el elemento metálico de aluminio a proteger varía de 1 x 10-3 g/cm2 a 100 x 10-3 g/cm2 con respecto a la superficie del elemento metálico.
[0049] En el cable de la presente invención, el inhibidor de corrosión de fórmula (I), opcionalmente soportado en el elemento inhibidor de corrosión, puede estar presente dentro de los alambres metálicos del conductor eléctrico, en la interfaz entre el conductor y la capa semiconductora interna, en contacto con la pantalla metálica, o en la interfaz de la pantalla metálica y la capa semiconductora interna o la vaina externa.
[0050] En el cable de la invención puede estar presente una barrera de agua en posición externa radial con respecto al núcleo o núcleos de cable y la pantalla o pantallas metálicas. La barrera de agua puede ser en forma de una lámina de metal o plástico/laminado metálico sellado longitudinalmente. El metal puede ser aluminio. En el caso de un laminado, la capa plástica generalmente se coloca orientada hacia la cubierta exterior del cable y en contacto con este.
[0051] En un cable según la invención que tiene una barrera de agua que comprende una capa de aluminio, el inhibidor de corrosión de fórmula (I), opcionalmente soportado en el elemento inhibidor de corrosión, puede estar presente en contacto con dicha capa de aluminio.
[0052] En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento de producción de un cable de alimentación tal como se define en la reivindicación 9, y que comprende un elemento metálico hecho de aluminio y un elemento inhibidor de la corrosión que comprende un material de soporte asociado a un inhibidor de la corrosión de fórmula (I),
R1-Ar-R2 (I)
en el que R1 es un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 2-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 1 -acriloxi-tetrazol-5-ilo o un grupo 1-(2-carboxietenil)-tetrazol-5-ilo;
Ar es un resto aromático monocíclico o bicíclico; y
R2 es un átomo de hidrógeno (H) o un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 2-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo hidroxilo (OH), un grupo vinilo, un grupo alilo o un grupo -O-CO-R4, donde R4 es un grupo alquenilo que tiene de 2 a 6 átomos de carbono,
comprendiendo el procedimiento las etapas de
- rociar el material de soporte con dicho inhibidor de corrosión de fórmula (I) en forma seca o disuelto en un disolvente polar para evaporarlo posteriormente, para proporcionar dicho elemento inhibidor de corrosión; y - colocar el elemento inhibidor de la corrosión en contacto directo con el elemento metálico hecho de aluminio.
[0053] Los disolventes polares particularmente preferidos para el procedimiento de la invención son agua, acetona y disolventes que contienen hidroxilo tales como isopropanol y etanol.
[0054] Ventajosamente, el inhibidor de corrosión de fórmula (I) se disuelve en el disolvente polar a una concentración de hasta 250-300 ppmw (partes por millón de peso).
[0055] Preferentemente, la solución del inhibidor de corrosión de fórmula (I) en el disolvente es una solución saturada.
[0056] Después de la evaporación del disolvente orgánico, el material de soporte con el inhibidor de corrosión de fórmula (I) entra en la fabricación del cable a través de la devanadora dependiendo de la posición deseada del marcador dentro del cable.
Breve descripción de las figuras
[0057] La presente invención se entenderá mejor al leer la siguiente descripción detallada, dada a modo de ejemplo y no de limitación, que se leerá con los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un cable de alimentación según una realización de la presente invención;
La figura 2 muestra una sección transversal de un cable de alimentación según una realización de la presente invención;
La figura 3 muestra un gráfico que representa la variación de la resistencia a la polarización lineal (rpl) a lo largo del tiempo con y sin inhibidor de corrosión, como se describe en el ejemplo 2; y
La figura 4 muestra un gráfico que representa la variación de la velocidad de corrosión a lo largo del tiempo con y sin inhibidor de corrosión, como se describe en el ejemplo 2.
Descripción detallada de la invención
[0058] La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un cable de alimentación 11 según una realización de la presente invención.
[0059] El cable de alimentación 11 de la figura 1 es un cable de núcleo único y comprende un conductor 12, una capa semiconductora interna 13, una capa aislante 14 y una capa semiconductora externa 15, que constituyen el núcleo del cable. El núcleo del cable está rodeado por una pantalla metálica 16 y una vaina externa 17.
[0060] El conductor 12 generalmente comprende alambres metálicos, que preferentemente están hechos de cobre o aluminio, y que se trenzan entre sí mediante el uso de una técnica convencional.
[0061] El área de sección transversal del conductor 12 se determina en relación con la potencia a transportar en la tensión seleccionada. Las áreas de sección transversal preferidas para cables de alimentación según la presente invención varían de 16 mm2 a 1600 mm2
[0062] La capa semiconductora interna 13, la capa aislante 14 y la capa semiconductora externa 15 están hechas de materiales poliméricos.
[0063] Los materiales poliméricos adecuados para las capas 13, 14 y 15 se pueden seleccionar del grupo que comprende: poliolefinas, copolímeros de diferentes olefinas, copolímeros de una olefina con un éster etilénicamente insaturado, poliésteres y mezclas de estos.
[0064] Los ejemplos de polímeros adecuados son: polietileno (PE), en particular PE de baja densidad (LDPE, por sus siglas en inglés), PE de densidad media (MDPE, por sus siglas en inglés), PE de alta densidad (HDPE, por sus siglas en inglés), PE de baja densidad lineal (LLDPE, por sus siglas en inglés), polietileno de densidad ultrabaja (ULDPE, por sus siglas en inglés); polipropileno (PP) y copolímeros de estos; copolímeros elastoméricos de etileno/propileno (EPR, por sus siglas en inglés) o terpolímeros de etileno/propileno/dieno (EPDM, por sus siglas en inglés); copolímeros de etileno/éster vinílico, por ejemplo etileno/acetato de vinilo (EVA, por sus siglas en inglés); copolímeros de etileno/acrilato, en particular etileno/acrilato de metilo (EMA, por sus siglas en inglés), etileno/acrilato de etilo (EEA, por sus siglas en inglés) y etileno/acrilato de butilo (EBA, por sus siglas en inglés); copolímeros termoplásticos de etileno/a-olefina o mezclas mecánicas de estos.
[0065] En el caso de la capa semiconductora interna 13 y la capa semiconductora externa 15, los materiales poliméricos enumerados anteriormente se añaden con un negro de carbón electroconductor, por ejemplo negro de horno electroconductor o negro de acetileno, para conferir propiedades semiconductoras al material polimérico.
[0066] La capa aislante 14, la capa semiconductora interna 13 y la capa semiconductora externa 15 pueden estar hechas de un material termoplástico polimérico, que comprende preferentemente un material polimérico termoplástico que incluye una cantidad predeterminada de un líquido dieléctrico. Los ejemplos de capas de aislamiento termoplástico se describen en los documentos WO 02/03398, WO 02/27731, WO 04/066318, WO 07/048422 y WO 08/058572.
[0067] La pantalla metálica 16 está hecha de una trenza metálica, hecha por ejemplo de aluminio, envuelta alrededor de la capa semiconductora externa 15.
[0068] La vaina externa 17 está hecha preferentemente de material polimérico, tal como cloruro de polivinilo (PVC, por sus siglas en inglés) o polietileno (PE).
[0069] En la realización de la figura 1, se proporciona un elemento inhibidor de corrosión 18, en forma de una cinta de material de soporte que contiene en la superficie orientada hacia la pantalla metálica 16, un inhibidor de corrosión de fórmula (I), alrededor y en contacto con la pantalla metálica 16.
[0070] De manera similar, pero no se muestra en la figura 1, se puede proporcionar un elemento inhibidor de la corrosión, preferentemente en forma de hilos, dentro de los alambres metálicos del conductor 12 y/o entre la capa semiconductora interna 14 y el conductor 12 y/o entre la pantalla metálica 16 y la capa semiconductora externa 15.
[0071] La figura 2 muestra otra realización de la invención. La figura 2 ilustra un cable 21 que comprende tres núcleos de cable. Cada núcleo de cable comprende un conductor 22, una capa semiconductora interna 23, una capa aislante 24 y una capa semiconductora externa 25. Cada núcleo de cable está rodeado por una pantalla de metal 26. Una vaina exterior 27 rodea los tres núcleos de cable apantallados. Los conductores 22 están hechos cada uno de una varilla de aluminio sólida.
[0072] Los tres núcleos de cable apantallados están trenzados e incrustados en el relleno (o lecho) 29 que, a su vez, está rodeado por una vaina externa 27. La vaina externa 27 puede estar hecha del mismo material ya descrito en relación con la vaina externa 17 de la figura 1.
[0073] Los materiales de la capa semiconductora interna 23, la capa aislante 24 y la capa semiconductora externa 25 pueden ser como los ya mencionados en relación con el cable 11 de la figura 1 para porciones de cable análogas.
[0074] En la realización de la figura 2, se proporciona un elemento inhibidor de la corrosión 28, en forma de un material de soporte de cinta que contiene un inhibidor de la corrosión de fórmula (I) en la superficie orientada hacia el conductor 22, en la interfaz entre el conductor 22 y la capa semiconductora interna 23 de cada núcleo de cable.
[0075] El elemento inhibidor de la corrosión 28 puede ser, de manera alternativa o adicional, un hilo o bobinado de cinta colocado como ya se ha dicho en relación con el cable 11 de la figura 1.
[0076] De manera similar, pero no se muestra en la figura 2, se puede proporcionar un elemento inhibidor de la corrosión en contacto directo con la pantalla metálica 26, ya sea entre la pantalla metálica 26 y la capa semiconductora externa 25 o entre la pantalla metálica 26 y la vaina externa 27.
[0077] El cable según la presente invención puede fabricarse como se describió anteriormente. El elemento inhibidor de la corrosión se puede suministrar utilizando un aparato de procedimiento común en una etapa adecuada del procedimiento de fabricación. Por ejemplo, cuando el elemento inhibidor de la corrosión debe colocarse dentro de los alambres de un conductor eléctrico, el elemento inhibidor en forma de hilo o hilos se trenza junto con los alambres. Por ejemplo, cuando el elemento inhibidor de la corrosión debe colocarse entre el conductor eléctrico y la capa protectora (capa aislante o capa semiconductora interna), el elemento inhibidor de la corrosión en forma de hilo o hilos o cinta se enrolla alrededor del conductor antes de extruir dicha capa.
[0078] Los siguientes ejemplos pretenden ilustrar adicionalmente la presente invención, sin restringirla, sin embargo, de ninguna manera.
Ejemplo 1
Síntesis de 5-fenil-1-hidroxi-(1H)-tetrazol
Etapa 1: Preparación de cloruro de N-hidroxibencimidoilo
[0079] Se vertió etanol (30 ml) en un matraz de fondo redondo de tres cuellos de 250 ml equipado con sonda de temperatura interna, condensador de reflujo y entrada de nitrógeno. Se añadió cloruro de benzoilo (19,71 ml, 23,87 g, 0,17 moles) mediante jeringa y la solución se agitó durante la adición. Se añadió clorhidrato de hidroxilamina (21,20 ml, 35,41 g, 0,51 moles) en una porción, seguido de hidróxido de sodio 97 % (27,2 g, 0,68 moles). El matraz de reacción se colocó en un baño de aceite y se calentó a 60 °C con agitación durante 1 hora. El matraz de reacción se retiró del baño de aceite y se dejó enfriar a temperatura ambiente.
[0080] La mezcla se transfirió a un matraz de fondo redondo de cuello único y se concentró mediante evaporación rotatoria a una temperatura de 45 °C y un vacío de 4000 Pa (40 mbar).
[0081] El residuo sólido se transfirió a un embudo de decantación y se extrajo tres veces con acetato de etilo. Las capas orgánicas combinadas se secaron sobre Na2SO4. El agente de secado se retiró mediante filtración y a continuación la capa orgánica se concentró mediante evaporación rotatoria a una temperatura de 45 °C y un vacío de 4000 Pa (40 mbar).
[0082] El residuo sólido se recristalizó a partir de 60 ml de hexano a 5 °C durante 2 horas para proporcionar cristales de cloruro de N-hidroxibencimidoilo (20,21 g, 0,13 moles).
[0083] El rendimiento resultante de la reacción fue de: 76,9 %
Etapa 2: Preparación de N-hidroxibencimidoil azida
[0084] Se cargó azida de sodio (9,75 g, 0,15 moles) disuelta en 10 ml de agua en un matraz de fondo redondo de tres cuellos de 250 ml equipado con sonda de temperatura interna y condensador de reflujo. Se añadió gota a gota una solución de cloruro de N-hidroxibencimidoilo (18,65 g, 0,12 moles) en 20 ml de metanol. La solución se colocó en un baño de aceite y se calentó a 45 °C con agitación durante 2,5 horas.
[0085] Al final de la reacción, el matraz de reacción se retiró del baño de aceite y se dejó enfriar a temperatura ambiente.
[0086] La mezcla se transfirió a un matraz de fondo redondo de cuello único y el disolvente de la solución se retiró por destilación mediante evaporación rotatoria a una temperatura de 25 °C y un vacío de 5500 Pa (55 mbar).
[0087] El residuo se transfirió a un embudo de decantación y se extrajo tres veces con éter dietílico (3 x 30 ml). La fase acuosa se extrajo adicionalmente tres veces con éter dietílico (3 x 30 ml).
[0088] Las capas orgánicas se secaron con sulfato de sodio filtrado y se evaporaron para proporcionar N-hidroxibencimidoil azida (16,2 g, 0,10 moles).
[0089] El rendimiento resultante de la reacción fue de: 89,9 %
Etapa 3: Preparación de N-acetoxibencimidoil azida
[0090] N-hidroxibencimidoil azida (16,2 g, 0,10 moles), disuelta en 10 ml de diclorometano y piridina (11,85 g, 12,12 ml, 0,15 moles) se cargó en un matraz de fondo redondo de tres cuellos de 100 ml, equipado con sonda de temperatura interna.
[0091] La solución se colocó en un baño de hielo/etanol y se mantuvo a 0 °C mientras se agitaba, posteriormente se añadió cloruro de acetilo (10,19 g, 9,23 ml, 0,13 moles) gota a gota. Después de que se completó la adición, la mezcla se agitó a temperatura ambiente durante 4 horas. Después de finalizar la reacción, se añadió agua (20 ml) a la mezcla y se retiró por destilación para eliminar el cloruro de metileno.
[0092] El sólido obtenido se filtró a través de un filtro plegado y se dejó secar durante la noche. El residuo se extrajo tres veces con tolueno (3 x 10 ml) en un embudo de decantación, para retirar el agua y a continuación la capa orgánica se secó con sulfato de sodio y se filtró. La solución se enfrió hasta 0 °C durante 2 horas para proporcionar cristales que se filtraron y secaron hasta 60 °C durante 7 horas, para proporcionar cristales de N-acetoxibencimidoil azida (18,36 g, 0,09 moles).
[0093] El rendimiento resultante de la reacción fue de: 92,3 %
Etapa 4: Preparación de 5-fenil-1-hidrox¡-(1H)-tetrazol
[0094] Se cargó N-acetoxibencimidoil azida (18,36 g, 0,09 mol) disuelta en 30 ml de éter dietílico y cloruro de zinc en un matraz de fondo redondo de cuello único de 100 ml. La solución se enfrió hasta 20 °C con agitación durante 2 horas para proporcionar desacetilación y ciclación intramolecular. Después de finalizar la reacción, el disolvente se retiró mediante evaporación rotatoria a una temperatura de 30 °C y un vacío de 40000 Pa (400 mbar), para obtener cristales de 5-fenil-1-hidroxi-(1H)-tetrazol (11,34 g, 0,07 moles). El rendimiento resultante de la reacción fue de: 77,7 % Ejemplo 2
Evaluación de la propiedad inhibidora de la corrosión
[0095] El inhibidor de corrosión 5-fenil-1-hidroxi-(1H)-tetrazol preparado en el ejemplo 1 se utilizó para evaluar la inhibición de corrosión del blindaje de aluminio 16 en el cable 11 de la figura 1.
[0096] El procedimiento de resistencia a la polarización lineal (RPL) de tres electrodos se utilizó para evaluar la velocidad de corrosión en presencia y ausencia de inhibidor, como se muestra, por ejemplo, en http://www.gamry.com/application-notes/corrosion-coat- ings/corrosion-techniques-polarization-resistance/.
[0097] El sistema de tres electrodos se realizó utilizando (i) un electrodo de referencia estándar de calomelanos como electrodo de referencia, (ii) una pantalla de aluminio, aislada con una cinta de poliéster, como electrodo de trabajo (ET), y (iii) un alambre de aluminio de 1,6 mm de diámetro y 45 cm de largo, aislado con una cinta de poliéster, insertada entre la pantalla de aluminio y una vaina externa de polietileno, como un contraelectrodo (CE).
[0098] Para fines de comparación, se realizaron dos sistemas, con y sin inhibidor de corrosión.
[0099] En el sistema con el inhibidor de corrosión, el alambre de aluminio empleado como contraelectrodo se sumergió previamente en solución de agua del grifo que contenía 0,7 mmoles/l de 5-fenil-1-hidroxi-(1H)-tetrazol como inhibidor de corrosión (I). En el sistema sin el inhibidor de corrosión, el alambre de aluminio empleado como contraelectrodo se sumergió previamente en agua del grifo.
[0100] Utilizando la resistencia de polarización lineal configurada, el material se polarizó, típicamente en el orden de ±10mV, en relación con el potencial de circuito abierto. A medida que se cambiaba el potencial del electrodo de trabajo, se inducía una corriente para fluir entre los electrodos de trabajo y los contraelectrodos, y la resistencia del material a la polarización se encontró tomando la pendiente de la curva de potencial versus corriente. Esta resistencia se utilizó a continuación para encontrar la velocidad de corrosión del material utilizando la ecuación de Stern-Geary.
[0101] Los resultados se ilustran en la figura 3, que muestra una gráfica que representa la variación de resistencia a la polarización (ohmioscm2) en ordenada a lo largo del tiempo (horas) en abscisa con (línea recta y marcador lleno) y sin (línea discontinua y marcador vacío) inhibidor de corrosión, y en la figura 4, que muestra una gráfica que representa la variación de la velocidad de corrosión (como densidad de corriente, mAmp/cm2) en ordenada a lo largo del tiempo (horas) en abscisa con (línea discontinua y marcadores romboicos) y sin (línea recta y marcadores redondos) inhibidor de corrosión.
[0102] Los valores de resistencia a la polarización obtenidos con la muestra con inhibidor de corrosión fueron sustancialmente superiores a los obtenidos con la muestra sin inhibidor de corrosión, a partir de la figura 3. Los resultados ilustrados en la figura 4 muestran que la velocidad de corrosión calculada basada en el procedimiento RPL en presencia de inhibidor fue aproximadamente la mitad de la velocidad de corrosión calculada en ausencia de inhibidor.
[0103] Estos resultados confirmaron que un inhibidor de corrosión de fórmula (I) puede inhibir eficazmente la corrosión de los elementos de aluminio de los cables de alimentación.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
1. Cable de alimentación que comprende un elemento metálico hecho de aluminio, en el que se proporciona un inhibidor de corrosión en contacto directo con el elemento metálico, teniendo el inhibidor de corrosión la siguiente fórmula general (I):
R1-Ar-R2 (I)
en el que R1 es un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 2-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 1 -acriloxi-tetrazol-5-ilo o un grupo 1-(2-carboxietenil)-tetrazol-5-ilo;
Ar es un resto aromático monocíclico o bicíclico; y
R2 es un átomo de hidrógeno (H) o un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 2-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo hidroxilo (OH), un grupo vinilo, un grupo alilo o un grupo -O-CO-R4, donde R4 es un grupo alquenilo que tiene de 2 a 6 átomos de carbono,
en el que el inhibidor de corrosión de fórmula (I) se encuentra en una cantidad promedio de 1 x 10-3 g/cm2 a 100 x 10-3 g/cm2 con respecto a la superficie del elemento metálico.
2. Cable de alimentación según la reivindicación 1, en el que, cuando Ar es un resto aromático monocíclico y R2 es diferente del átomo de hidrógeno, R1 y R2 están en posición orto, meta o para entre sí.
3. Cable de alimentación según la reivindicación 1, en el que, cuando Ar es un resto aromático bicíclico y R2 es diferente del átomo de hidrógeno, R1 y R2 están en posición peri entre sí, o son sustituyentes del mismo ciclo.
4. Cable de alimentación según la reivindicación 1, en el que el inhibidor de corrosión tiene la siguiente fórmula general (Ia)
Figure imgf000010_0001
en el que R1 y R2 tienen los mismos significados que se definen en la fórmula (I) de la reivindicación 1.
5. Cable de alimentación según la reivindicación 1, en el que R1 es un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo y R2 es un átomo de hidrógeno.
6. Cable de alimentación según la reivindicación 1, en el que R2 es un átomo de hidrógeno, un grupo 1­ hidroxi-tetrazol-5-ilo, preferentemente en posición orto con respecto a R1, o un grupo hidroxilo (OH).
7. Cable de alimentación según la reivindicación 1, en el que el inhibidor de corrosión de fórmula (I) está asociado con un material de soporte para formar un elemento inhibidor de corrosión, en el que el inhibidor de corrosión está en contacto directo con el elemento metálico hecho de aluminio.
8. Cable de alimentación según la reivindicación 7, en el que el inhibidor de corrosión se absorbe o adsorbe en el material de soporte.
9. Procedimiento de producción de un cable de alimentación que comprende un elemento metálico hecho de aluminio y un elemento inhibidor de la corrosión que comprende un material de soporte asociado a un inhibidor de la corrosión de fórmula (I),
R1-Ar-R2 (I)
en el que R1 es un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo o un grupo 2-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 1-acriloxi-tetrazol-5-ilo o un grupo 1-(2-carboxietenil)-tetrazol-5-ilo;
Ar es un resto aromático monocíclico o bicíclico; y
R2 es un átomo de hidrógeno (H) o un grupo 1 -hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo 2-hidroxi-tetrazol-5-ilo, un grupo hidroxilo (OH), un grupo vinilo, un grupo alilo o un grupo -O-CO-R4, donde R4 es un grupo alquenilo que tiene de 2 a 6 átomos de carbono;
comprendiendo el procedimiento las etapas de
- rociar el material de soporte con dicho inhibidor de corrosión de fórmula (I) en forma seca o disuelto en un disolvente polar para evaporarlo posteriormente, para proporcionar dicho elemento inhibidor de corrosión; y - colocar el elemento inhibidor de la corrosión en contacto directo con el elemento metálico hecho de aluminio, en el que dicho inhibidor de corrosión de fórmula (I) se encuentra en una cantidad promedio de 1 x 10-3 g/cm2 a 100 x 10-3 g/cm2 con respecto a la superficie del elemento metálico.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el disolvente polar se selecciona de entre agua, acetona y disolventes que contienen hidroxilo.
11. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el inhibidor de corrosión se disuelve en el disolvente polar a una concentración de hasta 250-300 ppmw (partes por millón de peso).
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