ES2873232T3

ES2873232T3 - Cable

Info

Publication number: ES2873232T3
Application number: ES15184559T
Authority: ES
Inventors: Werner Körner; Harry Pfeffer
Original assignee: Lapp Engineering AG
Current assignee: Lapp Engineering AG
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2021-11-03
Anticipated expiration: 2035-09-09
Also published as: EP3142125A1; EP3142125B1

Abstract

Cable (10) para la conexión eléctrica de módulos fotovoltaicos con una red de energía con: - al menos un conductor (1) eléctrico y/o al menos uno óptico; - al menos una capa (2) aislante, que rodea al conductor (1); y - una camisa (4) exterior, que rodea al conductor (1) y a la capa (2) aislante; caracterizado por que entre la camisa (4) exterior y la capa (2) aislante se ha dispuesto una capa (3) barrera de la difusión, que se ha concebido de tal modo que se evite o al menos se reduzca claramente la difusión transversal de agua y humedad al interior del cable, y por que la capa (3) barrera de la difusión es más delgada que la capa (2) aislante y/o por que la capa (3) barrera de la difusión es más delgada que la camisa (4) exterior, y por que la capa (3) barrera de la difusión se ha fabricado de un material polímero no polar, preferiblemente una poliolefina, y por que el material polímero para la capa (3) barrera de la difusión se ha reticulado, y por que el conductor (1) con la correspondiente capa (2) aislante está rodeado por una camisa (6) interior, y por que al menos una capa de cable exterior y una interior, como la camisa (4) exterior y la camisa (6) interior o la camisa (4) exterior y la capa (2) aislante, incluyen cada una por lo menos un aditivo inhibidor de combustión o retardante de combustión, que por lo menos están libres de halógenos, y por que la camisa (4) exterior es retardantea de combustión según la norma IEC 60332- 1-2.

Description

DESCRIPCIÓN

Cable

La invención se refiere a un cable, en especial a un cable para conectar módulos fotovoltaicos, que es apropiado para situar en entornos húmedos o bien para situar en entornos en los que el cable esté sometido a humedad.

Cables y conductores eléctricos u ópticos deben soportar en la aplicación práctica diferentes acciones, en especial acciones mecánicas y químicas. Para diversos campos de aplicación se exige además, en caso de incendio, un buen comportamiento refractario del cable para el mantenimiento operativo. En la norma DIN 4102, se subdivide en clases el mantenimiento operativo de los canales de cables. La designación de las clases se rige como sigue según la duración del mantenimiento operativo en el interior del cable que debe ser garantizado. Cables y conductores, que se utilizan para el mantenimiento operativo en caso de incendio, presentan un comportamiento en la combustión según la normo IEC 60332-1 (retardante de combustión) o la IEC 60332-3 (muy retardante de combustión).

Las distintas unidades operativas del cable, de los conductores eléctricos u ópticos, de los aislamientos del conductor, de eventuales apantallamientos y de la camisa del cable se configuran, por ello, según los requerimientos.

Las altas exigencias de resistencia de larga duración existen, en especial, en cables que se conectan a módulos fotovoltaicos, ya que debe garantizarse un funcionamiento continuo a lo largo de varios años (con alta carga de corriente continua). Los cables deben estar también libres de halógenos y ser resistentes al fuego. En este campo de aplicación, los cables se colocan con frecuencia sobre el terreno. El terreno está por naturaleza mezclado con la humedad de modo que los cables instalados - en especial su camisa exterior - están expuestos con frecuencia permanentemente a una alta humedad y al agua. La humedad puede dañar los cables de diversas formas. Por ejemplo, existe el peligro de que los aditivos solubles en agua de la camisa exterior se descompongan con el tiempo. Los aditivos, por ejemplo, los medios protectores contra incendios, se aplican a la camisa exterior para mejorar una propiedad deseada y/o la resistencia del material básico. Si se descomponen esos aditivos, se pierden entonces las propiedades respectivas, en especial la resistencia, de manera que ya no sea posible una operación del cable según las normas y no puedan observarse las exigencias establecidas.

La carga permanente debida a la humedad también puede afectar a las propiedades aislantes de la camisa exterior y/o a la capa o las capas aislantes en el interior del cable de modo que pueda dar lugar a corrientes defectuosas, en especial a corrientes de fuga, a un fallo unido a ellas de la instalación unida al cable. En cables que se presentan en la técnica de comunicaciones, pueden aparecer perturbaciones de señal como una amortiguación incrementada o una diafonía.

La humedad o bien el agua puede difundirse en el interior del cable transversalmente al eje longitudinal del cable en caso de exposición prolongada del cable en entorno húmedo o acuoso y dañar los componentes del cable interiores.

A partir del documento DE10131569, se conoce un cable instalable en terreno húmedo y en el agua. El cable comprende una capa de polietileno muy gruesa de 35 mm por lo menos, que no es de combustión retardada, sino que es fácilmente inflamable. El cable se transforma en uno de combustión retardada mediante la aplicación de una capa anticombustible delgada, exterior. En el caso de un deterioro de la capa anticombustible delgada, exterior, existe el riesgo de que la capa de polietileno subyacente se incendie. Debido a la gran porción de polietileno, sin protección a la combustión, proporcional al volumen total del cable, se puede extender rápidamente un fuego a lo largo del cable, ya que se dispone de mucho material combustible.

A partir del documento EP1398799A2, se conoce un cable para usuarios eléctricos móviles. Entre los conductores aislados y la camisa interior, se ha aplicado una capa separadora pulverulenta de estearato o celulosa, mediante la cual se asegura una movilidad relativa entre conductores y camisa interior. La aplicación de capas separadoras pulverulentas va unida a un elevado gasto de fabricación. Además, se ha de manejar un gran gasto en la fabricación, para evitar una distribución del polvo en amplias áreas de la superficie productiva.

A partir del documento DE102012212205A1, se conoce una carcasa anticombustible con una vaina exterior permeable al gas para un conductor eléctrico. La utilización de la carcasa no es práctica, ya que es muy voluminosa.

A partir del documento EP2669901A1, se conoce un cable con indicación de desgaste. El cable no es apropiado para utilizar en entorno húmedo. Además, el cable falla rápidamente en caso de incendio.

A partir del documento EP0809261A2, se conoce un cable resistente al fuego con una capa de material inhibidor de combustión. El cable no es adecuado para su utilización en entorno húmedo. El documento EP2656357 describe un cable rodeado de una capa de poliolefina reticulada para impedir la difusión acuosa.

En consecuencia, se le plantea a la presente invención la misión de crear un cable perfeccionado, que se pueda tender en entornos húmedos, en especial en el terreno.

En especial, el cable debe ser permanentemente resistente a la humedad y al agua, y minimizar la difusión transversal de agua y humedad en el interior del cable.

El cable ha de ser también de combustión retardada según IEC 60332-1-2.

Además, el cable debe poder ser fabricado con sencillez, económicamente y en pocas etapas.

Esa misión se cumple con un cable, que presente las características indicadas en la reivindicación 1. Configuraciones ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones adicionales.

El cable, que es adecuado especialmente para conectar módulos fotovoltaicos a una red de energía, comprende por lo menos un conductor eléctrico y/o por lo menos un conductor óptico, por lo menos una capa aislante, que envuelve el por lo menos un conductor, así como una camisa exterior, que envuelve el conductor y la capa aislante anteriormente mencionados.

Según la invención, se ha dispuesto una capa barrera de la difusión entre la camisa exterior y la capa aislante. La capa barrera de la difusión se ha concebido de manera que evite la difusión transversal de agua y humedad al interior del cable o que por lo menos la reduzca claramente. Preferiblemente se consigue una reducción de agua y de humedad preferiblemente en por lo menos un factor de 100, más preferiblemente en un factor de 1000, en comparación con un cable sin capa barrera de la difusión. Evitando o por lo menos reduciendo intensamente la penetración de agua y humedad al interior del cable, se protegen los componente interiores del cable, en especial el conductor eléctrico y la capa aislante, del deterioro y el envejecimiento prematuro, por lo que se prolonga la duración operativa del cable. En especial en cables de comunicaciones, pueden evitarse funcionamientos defectuosos como un amortiguamiento elevado, una diafonía, pérdidas de energía o también perturbaciones esporádicamente incidentes, que son difíciles de localizar.

Por dimensionado adecuado del cable, se pueden seleccionar ventajosamente sus propiedades. Se pueden reducir además el gasto de fabricación y los costes de material. En una configuración preferida, la capa barrera de la difusión es más delgada que la capa aislante y/o más delgada que la camisa exterior. Utilizando una capa barrera delgada de la difusión, se emplea sólo un mínimo de material combustible con facilidad de modo que, en caso de incendio, sólo sería combustible una pequeña porción volumétrica de cable. En especial en un deterioro mecánico de la camisa exterior preferiblemente resistente al fuego, de combustión retardada o inhibidora de la combustión puede aumentarse así la seguridad operativa del cable.

La capa barrera de la difusión presenta preferiblemente un espesor nominal de por lo menos 0,1 mm. La capa aislante y la camisa exterior presentan preferiblemente un espesor nominal de por lo menos 0,5 mm. Preferiblemente, se determina el espesor de la capa barrera de la difusión, de la capa aislante y de la camisa exterior en la sección transversal del conductor eléctrico y aumenta, dado el caso, proporcionalmente con la sección transversal creciente del conductor o los conductores eléctricos.

Camisa exterior, capa barrera de la difusión y capa aislante son preferiblemente productos de extrusión. Preferiblemente, se fabrican todas las capas en una línea de extrusión del cable, lo que posibilita una producción eficaz.

En una configuración preferida más, se fabrican la capa aislante y la capa barrera de difusión la mediante coextrusión en una única etapa de fabricación individual o bien se aplican en los materiales interiores. En una configuración preferida más, se fabrican la capa de barrera de difusión y la camisa exterior por coextrusión en una etapa de fabricación individual o bien se aplican en los materiales situados en el interior.

Preferiblemente, la capa barrera de la difusión se fabrica de un material no polar y/o hidrófobo. Utilizando un material no polar y/o hidrófobo, se reduce la difusión propiamente por los finos poros o los puntos defectuosos de fabricación en la capa barrera de la difusión debido a las fuerzas capilares. La capa barrera de la difusión se fabrica de modo que se configure una capa ininterrumpida, lo más libre posible de defectos.

En una configuración preferida, el material polímero para la capa barrera de la difusión comprende exclusiva o mayoritariamente poliolefina, en especial polietileno, polipropileno o mezclas de polietileno y polipropileno. En una configuración especialmente preferida, el material polímero se retícula para la capa barrera de la difusión, preferiblemente por reticulado de chorro de electrones y/o reticulado de silano. Con el reticulado, se mejora la estabilidad permanente.

El cable según la invención comprende por lo menos dos conductores eléctricos, los cuales, en una configuración preferida más, están contenidos cada uno en un apantallamiento. Cables según la invención pueden utilizarse en diversos campos para diversas aplicaciones. Cables según la invención puede estar equipados con conductores ópticos o conductores eléctricos o una combinación de los mismos.

En una configuración especialmente preferida, la camisa exterior se realiza de combustión retardada según la norma IEC 60332-1-2. Para ello, se agregan al material polímero para la camisa exterior aditivos inhibidores de combustión, preferiblemente hidróxido de aluminio, hidróxido de magnesio, borato de cinc, sulfato amónico o materiales basados en fosfato. Preferiblemente, esos aditivos están libres de halógenos al menos en gran parte.

Para mejorar las propiedades inhibidoras de combustión o de combustión retardada del cable en caso de incendio, se agregan, en una configuración preferida más, aditivos inhibidores de combustión o retardantees de combustión a la camisa exterior y a la camisa interior y/o a la capa aislante. Incluso cuando la camisa exterior es destruida completamente por acción de la combustión, la camisa interior y/o la capa aislante puede proteger del daño al conductor eléctrico durante más tiempo. Preferiblemente, tanto el aditivo inhibidor de combustión o de combustión retardada para la camisa exterior, como el aditivo inhibidor de combustión o de combustión retardada para la camisa interior y/o la capa aislante están al menos en gran parte libres de halógenos.

En una configuración preferida, la camisa exterior y la camisa interior y/o la capa aislante comprenden diferentes aditivos inhibidores de combustión o retardantees de combustión. La camisa interior y/o la capa aislante comprenden de modo especialmente preferido por lo menos un aditivo de mayor calidad, que da como resultado mejores propiedades retardanteas de combustión o inhibidoras de combustión como aditivos, que se agregan a la camisa exterior. Aditivos de mayor calidad, con los que se consigue propiedades excelentes de combustión retardada o inhibidores de combustión, son por lo general más caros que los aditivos de propiedades técnicas menos buenas. Puesto que el aditivo en la camisa exterior puede ser descompuesto con el tiempo, es menos útil la utilización de un aditivo de mayor calidad en la camisa exterior para largas duraciones operativas, ya que con la degradación de los aditivos se modifican desventajosamente las propiedades originales de la camisa exterior y por consiguiente del cable. Según la invención, se añaden por ello aditivos de alta calidad al menos a una de las capas envueltas por la camisa exterior, por ejemplo, a la camisa interior y/o las capas aislantes adicionales. Mediante la capa barrera de la difusión, se protegen mejor a largo plazo la camisa interior y/o las capas aislantes adicionales, que están provistas del aditivo de mayor calidad, de modo que se conservan por más tiempo el aditivo de mayor calidad y las propiedades del cable de mayor calidad aparejadas al mismo. La utilización de por lo menos un aditivo de alta calidad en la camisa interior y/o la capa aislante adicional da lugar a una reducción de los costes de fabricación en comparación con el empleo de dicho aditivo de alta calidad en la camisa exterior.

Como aditivos se utilizan preferiblemente hidróxidos metálicos. En una configuración preferida, la camisa exterior comprende hidrato de aluminio (ATH) y la camisa interior y/o la capa aislante, hidrato de magnesio (MDH).

Los hidróxidos metálicos como el hidróxido de aluminio o el hidróxido de magnesio disocian agua en un proceso endotérmico en caso de incendio. El proceso endotérmico de transformación requiere según la fuente del ATH o del MDH entre 1000 y 1300 J/g. La reacción discurre con ATH a unos 200°C, con m Dh a unos 300°C.

El ATH se aplica por ello con frecuencia en materiales con temperaturas de procesamiento por debajo de 220°C, mientras que el MDH se aplica para temperaturas de procesamiento mayores hasta 300°C. Aunque para la presente utilización es esencial que el aditivo con la temperatura de transformación más alta, preferiblemente MDH, asegure protección anticombustión a las capas interiores incluso con temperaturas más altas y además se respalde por la camisa exterior con sus aditivos.

A continuación, se explica más detalladamente la invención a base de dibujos. Las figuras muestran además:

Figura 1 una sección transversal a través de un cable 10 según la invención en una primera configuración; y

Figura 2 una sección transversal a través de un cable 10 según la invención en otra configuración preferida más.

La figura 1 muestra una sección transversal de un cable 10 según la invención. Un conductor 1 eléctrico está rodeado por una capa 2 aislante homogénea. Sobre la capa 2 aislante, se ha aplicado una capa 3 barrera de la difusión. Sobre la capa 3 barrera de la difusión se ha aplicado una camisa 4 exterior. Alternativamente, se puede utilizar un conductor 1 óptico en lugar del conductor 1 eléctrico. Igualmente, pueden disponerse entre la capa 2 aislante y la capa 3 barrera de la difusión o bien entre la capa 3 barrera de la difusión y la camisa 4 exterior capas adicionales basadas en polímeros o trenzados de pantalla, que sirven, por ejemplo, para el apantallamiento.

La figura 2 muestra una sección transversal de un cable 10 según la invención en otra configuración preferida más. Varios conductores 1 eléctricos u ópticos están rodeados cada uno por una capa 2 aislante. Los conductores 1 aislados están unidos entre sí por una camisa 6 interior o bien están embutidos en una camisa 6 interior. En la camisa 6 interior se ha aplicado una capa 3 barrera de la difusión. Entre la capa 3 barrera de la difusión y la camisa 4 exterior, se dispone preferiblemente un apantallamiento 5 opcional. El apantallamiento 5 opcional también se puede disponer entre la camisa 6 interior y la capa 3 barrera de la difusión. El número de conductores 1 se puede elegir discrecionalmente.

Los cables según la figura 1 y la figura 2 se componen de capas de cable interiores y exteriores, que incluyen preferiblemente aditivos inhibidores de combustión o retardantees de combustión, se diferencian entre sí por sus propiedades y, dado el caso, por sus costes de adquisición. La camisa 4 exterior forma la capa del cable más exterior, que comprende preferiblemente un primer aditivo inhibidor de combustión o retardante de combustión. La camisa 6 interior o la por lo menos una capa 2 aislante comprenden preferiblemente un segundo aditivo inhibidor de combustión o retardante de combustión.

Ventajosamente, se puede prever para cada una de las capas 4, 6, 2 de cable al menos un aditivo inhibidor de combustión o retardante de combustión. La camisa interior presenta, por ejemplo, un segundo aditivo inhibidor de combustión o retardante de combustión y la por lo menos una capa aislante, un tercer aditivo inhibidor o retardante de combustión.

El por lo menos un primer aditivo retardante de combustión es preferiblemente más económico, dado el caso, de materiales más baratos, fabricado como el por lo menos segundo o tercer aditivo retardante de combustión. En una configuración preferida más, el por lo menos un primer aditivo retardante de combustión sufre, en caso de incendio, con una temperatura más baja un proceso de transformación como el por lo menos un segundo o tercer aditivo retardante de combustión.

El primer aditivo retardante de combustión es preferiblemente un ATH o comprende una porción preponderante de ATH y el segundo aditivo retardante de combustión es preferiblemente un MDH o una porción preponderante de MDH. Siempre que se prevean dos capas interiores o bien una capa intermedia y una capa más interior, entonces comprende la capa más interior preferiblemente un hidróxido metálico de alta calidad o una mezcla de hidróxidos metálicos, preferiblemente un MDH, y la capa intermedia una mezcla de hidróxidos metálicos con un primer hidróxido metálico de alta calidad, preferiblemente MDH, y un segundo hidróxido metálico de menor calidad, preferiblemente un ATH, que se mezclan preferiblemente en una proporción en el entorno 40 a 60 hasta 60 a 40.

LISTADO DE REFERENCIAS

Conductor eléctrico

Capa aislante

Capa barrera de la difusión

Camisa exterior

Apantallamiento

Camisa interior

Cable

Claims

REIVINDICACIONES

1. Cable (10) para la conexión eléctrica de módulos fotovoltaicos con una red de energía con:

- al menos un conductor (1) eléctrico y/o al menos uno óptico;

- al menos una capa (2) aislante, que rodea al conductor (1); y

- una camisa (4) exterior, que rodea al conductor (1) y a la capa (2) aislante;

caracterizado por que entre la camisa (4) exterior y la capa (2) aislante se ha dispuesto una capa (3) barrera de la difusión, que se ha concebido de tal modo que se evite o al menos se reduzca claramente la difusión transversal de agua y humedad al interior del cable, y por que la capa (3) barrera de la difusión es más delgada que la capa (2) aislante y/o por que la capa (3) barrera de la difusión es más delgada que la camisa (4) exterior, y por que la capa (3) barrera de la difusión se ha fabricado de un material polímero no polar, preferiblemente una poliolefina, y por que el material polímero para la capa (3) barrera de la difusión se ha reticulado, y por que el conductor (1) con la correspondiente capa (2) aislante está rodeado por una camisa (6) interior, y por que al menos una capa de cable exterior y una interior, como la camisa (4) exterior y la camisa (6) interior o la camisa (4) exterior y la capa (2) aislante, incluyen cada una por lo menos un aditivo inhibidor de combustión o retardante de combustión, que por lo menos están libres de halógenos, y por que la camisa (4) exterior es retardantea de combustión según la norma IEC 60332 1-2.

2. Cable (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que se han previsto al menos dos conductores (1) ópticos o eléctricos, que están incluidos conjuntamente preferiblemente en un apantallamiento (5).

3. Cable (10) según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que la camisa (4) exterior, la capa (3) barrera de la difusión, la camisa (6) interior dado el caso existente y/o la al menos una capa (2) aislante son productos de extrusión.

4. Cable (10) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la capa (2) aislante, dado el caso la camisa (6) interior, y la capa (3) barrera de la difusión son producto de una etapa de fabricación común, y/o por que la capa (3) barrera de la difusión y la camisa (4) exterior son producto de una etapa de fabricación común.

5. Cable (10) según la reivindicación 4 caracterizado por que la capa (2) aislante, dado el caso la camisa (6) interior, y la capa (3) barrera de la difusión son producto de una coextrusión, y/o por que la capa (3) barrera de la difusión y la camisa (4) exterior son productos de una coextrusión.

6. Cable (10) según la reivindicación 1, caracterizado por que las capas de cable exterior e interior incluyen los mismos aditivos retardantees de combustión o por que la capa de cable exterior incluye al menos un primer aditivo retardante de combustión y la capa de cable interior, al menos un segundo aditivo retardante de combustión, diferenciándose mutuamente los aditivos primero y segundo retardantees de combustión.

7. Cable (10) según la reivindicación 6, caracterizado por que el al menos un primer aditivo retardante de combustión es más económico, preferiblemente fabricado con materiales más baratos, que el por lo menos un segundo aditivo retardante de combustión y/o por que el por lo menos un primer aditivo retardante de combustión con una temperatura más baja sufre un proceso de transformación, como el por lo menos el segundo aditivo retardante de combustión.

8. Cable (10) según la reivindicación 6 o 7, caracterizado por que el por lo menos un primer aditivo retardante de combustión se compone de un ATH o de una porción predominante de ATH, y por que el segundo aditivo retardante de combustión se compone de MDH o de una porción predominante de MDH.