ES2921179T3

ES2921179T3 - Cable resistente al fuego

Info

Publication number: ES2921179T3
Application number: ES15727446T
Authority: ES
Inventors: Ronald Blair; Walter Constantine; Kendall Waterman
Original assignee: Prysmian SpA
Current assignee: Prysmian SpA
Priority date: 2015-02-10
Filing date: 2015-02-10
Publication date: 2022-08-19
Anticipated expiration: 2035-02-10
Also published as: AU2015382306A1; EP3257056B1; US10453588B2; EP3257056A1; AU2015382306B2; US20180033522A1; WO2016128785A1

Abstract

Un cable eléctrico incluye un conductor y un par de cintas de mica que rodean el conductor. La pareja de cintas de mica están formadas por una primera cinta de mica y una segunda cinta de mica enrollada alrededor de la primera cinta de mica. Cada una de la primera y la segunda cinta de mica incluye una capa de mica unida a una capa de respaldo. La capa de mica de la primera cinta de mica se enfrenta y contacta la capa de mica de la segunda cinta de mica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cable resistente al fuego

Campo técnico

[0001] La presente descripción se refiere en general a un cable, y más particularmente, a un cable resistente al fuego.

Antecedentes

[0002] Muchos cables, en particular los cables para la transmisión y/o distribución de potencia, pueden ser susceptibles a fallos en una emergencia relacionada con incendios. Muchos cables no están diseñados para mantener el funcionamiento a temperaturas altas o que aumentan rápidamente, como sucede en un incendio.

[0003] La resistencia al fuego de un cable eléctrico puede ser evaluada y certificada por normas nacionales e internacionales. Estas normas generalmente implican probar el cable eléctrico para probar su capacidad de operar en presencia no solo de fuego durante un período de tiempo determinado, sino también de agua posiblemente proveniente de rociadores o mangueras.

[0004] Los cables resistentes (o resistivos) al fuego pueden evaluarse para cumplir con las normas desarrolladas por la compañía de certificación estadounidense conocida como Underwriters Laboratories (UL), como la Norma UL 2196, 2012 ("UL-2196"). Para obtener la certificación, los cables se prueban en condiciones de incendio. Durante la prueba, los cables se instalan en conductos, por ejemplo, el sistema de tubos utilizado para la protección y/o encaminamiento del cable, y los conductos se montan en un muro cortafuegos, por ejemplo, un muro que restringe la propagación del fuego, ya sea verticalmente u horizontalmente según la prueba en particular. Los conductos pueden contener múltiples cables, y los cables pueden rellenar el conducto respectivo a no más del 40 % según la NFPA (Asociación Nacional de Protección contra Fuego) 70: Código Eléctrico Nacional (NEC). Los cables se prueban a la tensión nominal máxima asignada del cable o a la tensión de utilización del cable, y permanecen activados durante toda la prueba. Se prescriben condiciones de aumento de temperatura y fuego. Después de la prueba, los cables se desactivan y el muro se limpia con una manguera para determinar la integridad estructural del sistema instalado. Después de la corriente de la manguera, los cables se recargan en 30 minutos o menos para evaluar la integridad eléctrica de los cables.

[0005] Los conductos que pasan la prueba se certifican en una configuración dada. Por ejemplo, si un conducto con un relleno de conducto del 14 % pasa la prueba, pero no pasa la prueba con un relleno de conducto del 32 %, solo se certifica el conducto con el relleno de conducto del 14 %. Sin embargo, un conducto que pasa la prueba con un relleno superior también certifica un conducto que tiene un relleno inferior,

[0006] La certificación según UL-2196 puede incluir una prueba de una hora o una prueba de dos horas. En 2012, la investigación llevada a cabo por UL mostró que algunos productos y sistemas similares a los previamente certificados según UL-2196 ya no podían pasar la prueba del muro cortafuegos de dos horas sistemáticamente. UL inició un programa provisional con pautas revisadas más estrictas para la certificación. Los cables que han logrado la certificación bajo el programa provisional generalmente incluyen cubiertas metálicas o armaduras, pero la provisión de armaduras hace que el cable sea más pesado, más caro y menos flexible.

[0007] Un procedimiento para mejorar el rendimiento de un cable a alta temperatura incluye proporcionar al cable una cubierta extruida formada por uno o más materiales resistentes al calor. Las cubiertas extruidas pueden incorporar rellenos para aumentar la resistencia al calor.

[0008] Otro procedimiento para mejorar el rendimiento a alta temperatura de un cable incluye proporcionar el cable con cinta de mica hecha con fibras de vidrio en un lado de la cinta de mica y mica en el lado opuesto de la cinta de mica. La cinta de mica se envuelve alrededor de un conductor durante la producción, y una o más capas exteriores se aplican sobre la capa de la cinta de mica. Al exponerse a temperaturas crecientes, las capas exteriores pueden degradarse y caerse, pero las fibras de vidrio pueden mantener la mica en su lugar.

[0009] Los fabricantes de cinta de mica típicamente instruyen a los usuarios que apliquen la cinta de mica con el lado de mica orientado hacia el conductor. Por ejemplo, el folleto de Cogebi Inc. para Firox® P describe una cinta hecha de papel de mica flogopita unido a un paño de vidrio de grado eléctrico como la tela de soporte e impregnado con un elastómero de silicona resistente a altas temperaturas. El folleto describe que la cinta se aplica sobre un conductor con el lado de la mica hacia el conductor para actuar como aislamiento eléctrico en caso de incendio.

[0010] Además, el folleto de Von Roll Switzerland Ltd para Cablosam® 366.21-30 describe una cinta flexible de moscovita de Samica® impregnada con una resina de silicona y reforzada con vidrio tejido. El vidrio tejido forma una superficie de respaldo. El folleto describe que las cintas se aplican sobre la hebra de alambre desnudo siempre con el vidrio tejido hacia el exterior después de la aplicación. Por lo tanto, el folleto describe que la cinta se aplica al conductor con el lado de la mica orientada hacia el conductor.

[0011] La publicación europea EP 1798737 (EP '737) describe un cable eléctrico que incluye una pluralidad de hilos conductores de electricidad, en cada uno de los cuales se aplica una capa que comprende una tira de fibra de vidrio con una capa de mica pegada sobre el mismo. El documento EP '737 aplica una sola capa de mica y no describe qué lado de la capa con la tira de fibra de vidrio y la capa de mica se enfrenta a los cables conductores.

[0012] La publicación internacional PCT WO 96/02920 (WO '920) describe un cable que incluye dos capas de cinta de mica revestida con tela de vidrio aplicada sobre un hilo conductor. El documento Wo '920 describe que las capas de cintas de mica se aplican con la tela de vidrio en el exterior de la capa y, por lo tanto, que el lado de la mica orientada hacia el conductor.

[0013] La publicación europea EP 1619694 (EP '694) describe un cable que incluye un conductor sobre el cual se aplican dos capas de cinta que incluyen tela de vidrio recubierta adhesivamente en un lado con mica. El documento EP '694 describe que cada capa se aplica con el lado de la mica orientada hacia el conductor.

[0014] La publicación francesa FR 2573910 (FR '910) describe una capa aislante para cables eléctricos con características dieléctricas y aislantes en un amplio intervalo de temperaturas. Esta capa comprende una o más capas de mica obtenidas envolviendo helicoidalmente una o más cintas hechas de una tela de vidrio impregnada con un adhesivo que sostiene partículas de mica. La superficie de mica con las partículas de mica se proporciona preferentemente orientada hacia la estructura a proteger. El proceso de fabricación permite envolver helicoidalmente una primera cinta de mica alrededor del elemento a proteger colocando la superficie con partículas de mica orientada hacia el elemento a proteger; y una segunda cinta de mica se superpone sobre la primera con la cara cubierta con partículas de mica giradas hacia dentro, pero con una dirección de rotación opuesta a la de la primera cinta. Todas las cintas de mica utilizadas tienen las superficies de mica respectivas frente a los conductores.

[0015] El solicitante se enfrentó al problema de proporcionar un cable resistente al fuego adecuado para cumplir con las normas nacionales e internacionales y experimentó que los cables conocidos, como el de FR '910, pueden no ser capaces de pasar algunas pruebas para obtener la certificación de resistencia al fuego.

[0016] La resistencia al fuego puede mejorarse envolviendo capas adicionales de cinta de mica alrededor del conductor, pero el aumento de la cantidad de capas de cinta de mica puede aumentar el peso y el tamaño del cable, y también puede aumentar el coste y el tiempo de fabricación del cable. El documento GB1169693 describe un conductor que comprende múltiples capas de mica envueltas alrededor del mismo.

RESUMEN

[0017] Si bien los fabricantes de cintas de mica típicamente recomiendan que las superficies de mica de la cinta de mica se enfrenten al conductor y los cables de la técnica anterior están en línea con dicho consejo, el solicitante ha descubierto que es posible mejorar la resistencia al fuego de un cable al rodear el conductor con al menos dos capas de cintas de mica de modo que las superficies de mica respectivas de la cinta de mica se enfrenten entre sí.

[0018] Sin desear limitarse a una teoría, el solicitante percibió que durante la fabricación del cable al aplicar las capas de cinta de mica con las respectivas superficies de mica orientadas hacia el conductor, las partículas de mica pueden desprenderse durante la fabricación y/o el despliegue del cable, lo que debilita el rendimiento de la barrera contra incendios de la cinta de mica.

[0019] Al proporcionar el cable con al menos un par de cintas de mica de modo que las superficies de mica respectivas se enfrenten entre sí en una configuración llamada "sándwich de mica", el Solicitante encontró que el cable puede exhibir mayor resistencia al fuego y mejor integridad estructural a altas temperaturas, y las cintas de mica pueden proporcionar una protección más eficaz para que el conductor mantenga su rendimiento eléctrico. El cable se ha encontrado adecuado para obtener la certificación según el programa provisional de UL-2196.

[0020] En un aspecto, la invención está dirigida a un cable eléctrico que incluye un conductor y un par interno de cintas de mica que rodean el conductor y un par externo de cintas de mica que rodean el par interno. El par interno de cintas de mica está formado por una primera cinta de mica y una segunda cinta de mica envuelta alrededor de la primera cinta de mica, ambas, la primera cinta de mica y la segunda cinta de mica, incluyen una capa de mica unida a una capa de respaldo. La capa de mica de la primera cinta de mica está orientada hacia, y entra en contacto con, la capa de mica de la segunda cinta de mica. El par externo de cintas de mica está formado por una tercera cinta de mica y una cuarta cinta de mica aplicada sobre la tercera cinta de mica, ambas, la tercera cinta de mica y la cuarta cinta de mica, incluyen una capa de mica unida a una capa de respaldo. La capa de mica de la tercera cinta de mica está orientada hacia, y entra en contacto con, la capa de mica de la cuarta cinta de mica.

[0021] Ventajosamente, capa de respaldo de la segunda cinta de mica está orientada hacia, y entra en contacto con, la capa de respaldo de la tercera cinta de mica.

[0022] El cable eléctrico incluye además al menos una capa de aislamiento que rodea los pares interno y externo de cintas de mica. Ventajosamente, el cable eléctrico incluye una primera capa de aislamiento que rodea la cuarta cinta de mica y que está formada por un compuesto a base de silicona. El cable eléctrico también incluye una segunda capa de aislamiento que rodea la primera capa de aislamiento, y está hecho de un polímero ignífugo. En otro aspecto, la invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un cable eléctrico con cuatro cintas de mica que rodean un conductor según la reivindicación 9.

[0023] En la presente descripción y reivindicaciones, la "capa aislante" se usa en el presente documento para referirse a una capa de cobertura hecha de un material que tiene propiedades de aislamiento eléctrico, por ejemplo, que tiene una rigidez dieléctrica de al menos 5 kV/mm, preferentemente mayor de 10 kV/mm.

[0024] Para el propósito 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.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0025] La Fig. 1 es una vista en corte transversal de un cable eléctrico, congruente con determinadas realizaciones descritas.

DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES

[0026] A continuación se hará referencia en detalle a las realizaciones ejemplares presentes, un ejemplo de las cuales se ilustran en las figuras adjuntas. Sin embargo, la presente descripción puede materializarse de muchas formas diferentes y no debería interpretarse como limitada a las realizaciones expuestas en esta invención.

[0027] Con referencia ahora a la Fig. 1, un cable eléctrico 10 tiene un eje longitudinal 12. El cable eléctrico 10 puede incluir, en orden desde el interior al exterior, un conductor eléctrico o conductor 20, un par interior de cintas de mica 30a, un par exterior de cintas de mica 30b, y una o más capas proporcionadas secuencialmente en posición radial externa con respecto a los pares interior y exterior de cintas de mica 30a, 30b. Dicha(s) capa(s) externa(s) puede(n) incluir una primera capa aislante 40, una segunda capa aislante 50 y, opcionalmente, una vaina exterior 60. En algunas aplicaciones, la vaina exterior 60 se puede omitir.

[0028] El conductor 20 puede estar hecho de un metal conductor de electricidad, preferentemente cobre o aleación de cobre. Aunque se muestra en la Fig. 1 como un elemento único, el conductor 20 puede ser sólido o estar hecho de alambres trenzados. Por ejemplo, el conductor 20 puede ser cobre suave desnudo comprimido de 7 hilos 8 AWG (calibre americano de alambres) (8,36 mm2) según las normas identificadas por ASTM International como conductores de cobre con hilos concéntricos ASTM B8 Clase B. De manera alternativa, el conductor 20 puede variar en tamaño de aproximadamente 2 mm2 (14 AWG) a aproximadamente 500 mm2 (1000 kcmil), pero se entiende que el tamaño del conductor 20 puede ser mayor o menor que este intervalo. Por ejemplo, para determinados circuitos y alarmas de incendio, el tamaño del conductor 20 puede ser 16 AWG (1,31 mm2) y el conductor 20 puede probarse a voltajes relativamente más bajos.

[0029] Los pares interno y externo de las cintas de mica 30a, 30b están enrolladas alrededor del conductor 20. El par interno de cintas de mica 30a incluye una primera cinta de mica 32 y una segunda cinta de mica 34. La primera cinta de mica 32 está dispuesta alrededor del conductor 20 de manera que la primera cinta de mica 32 entra en contacto con, y se aplica directamente sobre, el conductor 20. La segunda cinta de mica 34 está dispuesta alrededor de la primera cinta de mica 32 de manera que la segunda cinta de mica 34 entra en contacto con, y se aplica directamente, sobre la primera cinta de mica 32.

[0030] Cada una de la primera cinta de mica 32 y la segunda cinta de mica 34 están formadas por una capa de mica unida a una capa de respaldo. La capa de mica puede estar formada por uno o más tipos de mica (por ejemplo, moscovita y/o flogopita). La capa de mica puede incluir un papel o una hoja de mica, que puede estar impregnada o recubierta con un agente aglutinante (por ejemplo, resina de silicona o elastómero, resina acrílica y/o resina epoxi). La capa de respaldo puede estar formada por una tela de soporte (por ejemplo, vidrio tejido y/o tela de vidrio). La capa de mica se puede unir a la capa de respaldo mediante el agente de unión. De manera alternativa, la capa de mica puede estar impregnada o recubierta con el agente aglutinante, y reforzada con la capa de respaldo.

[0031] La primera cinta de mica 32 se enrolla sobre el conductor 20 de manera que la capa de respaldo de la primera cinta de mica 32 está orientada hacia, y entra en contacto con, el conductor 20, y la capa de mica de la primera cinta de mica 32 está orientada lejos del conductor 20. Por lo tanto, la capa de respaldo de la primera cinta de mica 32 está orientada radialmente hacia dentro hacia el eje 12 del cable 10, y la capa de mica de la primera cinta de mica 32 está orientada radialmente hacia fuera lejos del eje 12 del cable 10.

[0032] La segunda cinta de mica 34 se enrolla sobre la primera cinta de mica 32 de manera que la capa de mica de la segunda cinta de mica 34 está orientada hacia, y entra en contacto con, la capa de mica de la primera cinta de mica 32, y la capa de respaldo de la segunda cinta de mica 34 está orientada lejos del conductor 20 y la primera cinta de mica 32. Por lo tanto, la capa de mica de la segunda cinta de mica 34 está orientada radialmente hacia dentro hacia el eje 12 del cable 10, y la capa de respaldo de la segunda cinta de mica 34 está orientada radialmente hacia fuera lejos del eje 12 del cable 10.

[0033] En realizaciones en las que el conductor 20 está hecho de alambres trenzados, la primera cinta de mica 32 se enrolla preferentemente en una dirección del enrollado opuesta a la dirección de los hilos de los cables del conductor 20. Ventajosamente, la segunda cinta de mica 34 se enrolla en una dirección del enrollado opuesta a la dirección de enrollado de la primera cinta de mica 32. La dirección opuesta del enrollado de las cintas de mica primera y segunda 32 y 34 ayuda a mantener el par de torsión en el conductor 20 minimizado de modo que se pueda minimizar la torsión del conductor 20 durante la exposición al fuego.

[0034] Por ejemplo, la primera cinta de mica 32 puede tener una dirección del enrollado o trenzado hacia la derecha (RHL), y el conductor 20 (o al menos una capa exterior de los alambres contenidos en la misma) y la segunda cinta de mica 34 pueden tener una dirección del enrollado o trenzado hacia la izquierda (LHL), o viceversa.

[0035] De manera alternativa, tanto la primera cinta de mica 32 como la segunda cinta de mica 34 pueden tener, por ejemplo, una RHL, y el conductor 20 puede tener una LHL. Con esta configuración de bobinado, la primera y segunda cintas de mica 32 y 34 ejercen una resistencia de torsión unida en el conductor 20.

[0036] La primera cinta de mica 32 y la segunda cinta de mica 34 pueden estar enrolladas en un ángulo de 30° a 60°, preferentemente de aproximadamente 45°. Además, la primera cinta de mica 32 y la segunda cinta de mica 34 pueden tener un porcentaje de superposición (por ejemplo, el porcentaje de la anchura de la cinta de mica que se superpone sobre sí mismo durante el enrollado) de manera que no se forman espacios en el enrollado de las cintas de mica durante la fabricación y el despliegue del cable 10. El porcentaje de superposición puede ser, por ejemplo, del 25 %.

[0037] El cable 10 de la figura 1 también incluye un par externo de cintas de mica 30b formadas por una tercera cinta de mica 36 y una cuarta cinta de mica 38. La tercera cinta de mica 36 rodea o se enrolla alrededor de la segunda cinta de mica 34 y puede entrar en contacto con la segunda cinta de mica 34 directamente. El contacto directo entre la capa de respaldo de la segunda cinta de mica 34 y la capa de respaldo de la tercera cinta de mica 36 es ventajoso para el rendimiento de resistencia al fuego de los pares 30a y 30b de cintas de mica. La cuarta cinta de mica 38 está enrollada alrededor de la tercera cinta de mica 36 de manera que la cuarta cinta de mica 38 entra en contacto con, y se aplica directamente, sobre la tercera cinta de mica 36.

[0038] La tercera cinta de mica 36 y/o la cuarta cinta de mica 38 pueden estar formadas por materiales similares a los utilizados para formar la primera cinta de mica 32 y/o la segunda cinta de mica 34. Se entiende que la primera, segunda, tercera y cuarta cinta de mica 32, 34, 36 y 38, o subcombinaciones de las mismas, pueden formarse usando una capa de mica y una capa de respaldo diferentes o iguales.

[0039] La tercera cinta de mica 36 y la cuarta cinta de mica 38 se pueden aplicar de manera similar a la primera cinta de mica 36 y la segunda cinta de mica 34, como se describe a continuación.

[0040] La tercera cinta de mica 36 está enrollada sobre la segunda cinta de mica 34 de forma que la capa de respaldo de la tercera cinta de mica 36 se enfrenta y puede entrar en contacto con la capa de respaldo de la segunda cinta de mica 34, y la capa de mica de la tercera cinta de mica 36 está orientada lejos del conductor 20 y de las cintas de mica primera y segunda 32 y 34. Por lo tanto, la capa de respaldo de la tercera cinta de mica 36 está orientada radialmente hacia dentro hacia el eje 12 del cable 10, y la capa de mica de la tercera cinta de mica 36 está orientada radialmente hacia fuera lejos del eje 12 del cable 10.

[0041] La cuarta cinta de mica 38 está enrollada sobre la tercera cinta de mica 36 de forma que la capa de mica de la cuarta cinta de mica 38 está orientada hacia, y entra en contacto con, la capa de mica de la tercera cinta de mica 36, y la capa de respaldo de la cuarta cinta de mica 38 está orientada lejos del conductor 20 y de la primera, segunda y tercera cinta de mica 32, 34 y 36. Por lo tanto, la capa de mica de la cuarta cinta de mica 38 está orientada radialmente hacia dentro hacia el eje 12 del cable 10, y la capa de respaldo de la cuarta cinta de mica 38 está orientada radialmente hacia fuera lejos del eje 12 del cable 10.

[0042] La tercera cinta de mica 36 se puede enrollar en una dirección de bobinado opuesta a la cuarta cinta de mica 38. Además, la tercera cinta de mica 36 se puede aplicar en la misma dirección de bobinado que la primera cinta de mica 32, y la cuarta cinta de mica 38 se puede aplicar en la misma dirección de bobinado que la segunda cinta de mica 34. Por ejemplo, la tercera cinta de mica 36 puede tener una RHL y la cuarta cinta de mica 38 puede tener una LHL, o viceversa. La tercera cinta de mica 36 y la cuarta cinta de mica 38 se pueden enrollar en un ángulo de, por ejemplo, 45°. Además, la tercera cinta de mica 36 y la cuarta cinta de mica 38 pueden tener un porcentaje de superposición de, por ejemplo, un 25 %.

[0043] La capa de mica de una o más de las cintas de mica 32, 34, 36, 38 puede tener dimensiones (espesor y anchura) de manera que las cintas se pueden aplicar alrededor del conductor 20 minimizando las arrugas y los pliegues tanto como sea posible. Las arrugas y los pliegues pueden hacer que las cintas de mica sean vulnerables al daño. Por ejemplo, la capa de mica de una o ambas cintas de mica 32, 34, 36, 38 tiene un espesor nominal de 0,005 pulgadas (0,127 mm) y una anchura nominal de aproximadamente 0,5 pulgadas (12,7 mm). El término "espesor" usado en esta invención se refiere a la dimensión de la cinta de mica que se extiende radialmente con respecto al eje 12 del cable 10 cuando la cinta de mica se aplica al cable 10. El término "ancho" utilizado en esta invención se refiere a la dimensión de la cinta de mica ortogonal al espesor y a la dirección de aplicación de la cinta de mica.

[0044] Las capas proporcionadas secuencialmente en posición radial externa con respecto a los acoplamientos interno y externo de las cintas de mica 30a, 30b, por ejemplo, la primera capa de aislamiento 40, la segunda capa de aislamiento 50 y/o la vaina externa 60, pueden extruirse sobre los pares interno y externo de las cintas de mica 30a, 30b. La primera capa aislante 40 y/o la segunda capa aislante 50 y/o la vaina externa 60 pueden estar formadas por compuestos que emiten menos humo y poco o nada de halógeno cuando se exponen a altas fuentes de calor, por ejemplo, compuestos con bajo contenido de humo y cero halógeno (LSOH), y que tienen propiedades ignífugas de baja toxicidad.

[0045] En la realización que se muestra en la Fig. 1, la primera capa aislante 40 rodea la cuarta cinta de mica 38 de manera que la primera capa aislante 40 entra en contacto con, y se aplica directamente sobre, la cuarta cinta de mica 38. De forma alternativa, si la tercera y cuarta cinta de mica 36 y 38 se omiten, entonces la primera capa aislante 40 rodea la segunda cinta de mica 34 de manera que la primera capa aislante 40 entra en contacto con, y se aplica directamente sobre, la segunda cinta de mica 34. La primera capa aislante 40 puede tener un espesor nominal seleccionado según los requisitos de las normas nacionales o internacionales, en general según el tamaño del conductor. El espesor de la primera capa aislante 40 puede ser, por ejemplo, de al menos 0,045 pulgadas (1,143 mm).

[0046] La primera capa aislante 40 puede estar formada por un compuesto a base de silicona, tal como un caucho a base de silicona. El caucho a base de silicona puede formar una matriz que incorpora al menos un relleno mineral ignífugo, por ejemplo, para proteger el material de la primera capa aislante 40 durante la fabricación y la instalación de los cables dentro del conducto. Los rellenos minerales se pueden incorporar al compuesto a base de silicona mediante el uso de un aglutinante, como el silano, y el compuesto a base de silicona se puede curar con un catalizador de curado, como el peróxido.

[0047] A temperaturas más altas experimentadas durante las condiciones de incendio, por ejemplo, a temperaturas superiores o iguales a aproximadamente 600 °C, el compuesto a base de silicona puede formar cenizas de dióxido de silicio. A estas temperaturas más altas, la ceniza de dióxido de silicio formada por la primera capa aislante 40 y las cintas de mica de los pares de cinta de mica 30a, 30b pueden unirse y formar una mezcla eutéctica continua que sirve como dieléctrico para el cable 10 para permitir que el cable 10 continúe funcionando.

[0048] El compuesto a base de silicona también puede ser un polímero ceramizable que ceramifica a temperaturas más altas experimentadas durante condiciones de incendio, por ejemplo, a temperaturas de aproximadamente 600° C a 900° C. A estas temperaturas más altas, el polímero ceramizable puede cambiar de un material flexible similar al caucho a un material más sólido, similar a la cerámica.

[0049] La segunda capa aislante 50 rodea la primera capa aislante 40 de manera que la segunda capa aislante 50 entra en contacto con, y se aplica directamente sobre, la primera capa aislante 40. La segunda capa aislante 50 puede tener un espesor nominal según lo prescrito por las normas nacionales o internacionales pertinentes.

[0050] La segunda capa aislante 50 puede estar formada de un polímero termoplástico o de un polímero termoendurecible. Por ejemplo, la segunda capa aislante 50 puede estar formada por una poliolefina, un copolímero de etileno (por ejemplo, etileno-acetato de vinilo (EVA) o etileno lineal de baja densidad (LLDPE)), y/o una mezcla de los mismos. Ejemplos de polímeros o mezclas poliméricas adecuadas para la segunda capa aislante 50 se describen en los documentos US6495760, US6552112, US6924031, US8097809, EP0893801 y EP0893802.

[0051] El polímero de la segunda capa aislante 50 se añade con un relleno ignífugo inorgánico no halógeno, tal como hidróxido de magnesio y/o hidróxido de aluminio en una cantidad adecuada para conferir propiedades ignífugas a la segunda capa aislante 50 (por ejemplo, del 30 % en peso al 70 % en peso de relleno inorgánico ignífugo con respecto al peso total de la mezcla polimérica).

[0052] La vaina exterior 60 rodea la segunda capa aislante 50 de manera que la vaina exterior 60 entra en contacto con la segunda capa aislante 50 y se aplica directamente sobre la misma. La vaina externa 60 puede estar formada por un material polimérico, tal como polietileno de alta densidad (HDPE).

[0053] El cable 10 construido como se describió anteriormente puede ser un cable termoestable que se puede utilizar en diversas condiciones, tales como las condiciones especificadas para un cable de tipo RHW-2 en el National Electrical Code® (NEC®). El cable 10 puede tener una tensión de funcionamiento de 72 a 600 voltios y puede ser resistente al fuego de 72 a 600 voltios.

[0054] Uno o más de los cables 10 pueden desplegarse en un conducto (no se muestra). En algunas realizaciones, el conducto puede incluir cuatro de los cables 10, pero se entiende que más o menos de cuatro de los cables 10 se pueden incluir en el conducto.

[0055] El llenado del conducto, por ejemplo, el porcentaje de una sección del conducto que se llena con el cable 10, puede variar de aproximadamente un 14 % a un 40 %, pero se entiende que el llenado del conducto también puede ser menor que este intervalo. Para un conducto que incluye cuatro de los cables 10 con un relleno del 17 %, el diámetro nominal del conducto puede ser de aproximadamente 1,5 pulgadas (38,10 mm), el diámetro exterior del conducto puede ser de aproximadamente 1,74 pulgadas (44,20 mm), y el diámetro interno del conducto puede ser de aproximadamente 1,61 pulgadas (40,89 mm). Para un conducto que incluye cuatro de los cables 10 con un relleno del 40 %, el diámetro nominal del conducto puede ser de aproximadamente 1,0 pulgadas (25,4 mm), el diámetro exterior del conducto puede ser de aproximadamente 1,163 pulgadas (29,54 mm), y el diámetro interno del conducto puede ser de aproximadamente 1, 049 pulgadas (26,64 mm). Se entiende que los diámetros pueden ser mayores o menores que estos valores.

[0056] El cable de la invención es adecuado para pasar estrictas pruebas de resistencia al fuego que desafían la capacidad del cable de transportar corriente en presencia de fuego y agua.

[0057] Si bien los fabricantes de cinta de mica típicamente recomiendan que la superficie de mica de la cinta de mica esté orientada hacia, y/o esté en contacto con, el conductor, el solicitante ha descubierto lo contrario que es más eficaz para mejorar la resistencia al fuego emparedar juntas las capas de mica de dos cintas de mica adyacentes. El ensamblaje de las capas de mica podría asegurar la integridad de las capas de mica, lo que permite que el cable de la invención resista temperaturas más altas, mejorando así la resistencia al fuego del cable, y por lo tanto, protege el rendimiento eléctrico del conductor eléctrico.

[0058] El cable de la invención incluye cuatro cintas de mica. Cuando se aplican cuatro de las cintas de mica, la tercera cinta de mica y la cuarta cinta de mica se aplican preferentemente de una manera similar a la primera cinta de mica y la segunda cinta de mica. Es decir, la tercera cinta de mica se puede aplicar con la capa de mica mirando hacia arriba (lejos de la segunda cinta de mica), y la cuarta cinta de mica se puede aplicar con la capa de mica mirando hacia abajo hacia la tercera cinta de mica. Como resultado, las capas de mica de la tercera cinta de mica y la cuarta cinta de mica se pueden intercalar.

[0059] La construcción de hendidura de cable que incluye un par de cintas de mica puede ser suficiente para que varios tamaños del cable pasen las pruebas de muros cortafuegos horizontales. El solicitante ha descubierto que incluir dos pares de cintas de mica puede mejorar la resistencia al fuego del cable de la invención, por ejemplo, para poder pasar pruebas de muros cortafuegos tanto horizontales como verticales.

[0060] Ejemplo: Un número de cables según la invención y los cables comparativos tienen las características de construcción según la Tabla 1.

Tabla 1

continuación

[0061] Los cables marcados con un asterisco (*) son cables comparativos.

[0062] "Enfrentamiento de mica" se refiere a las direcciones que las capas de mica de las cintas de mica están orientadas. Por ejemplo, "arriba/abajo" significa que hay un par de cintas de mica que incluyen una cinta de mica con la capa de mica orientada hacia arriba y una cinta de mica con la capa de mica orientada hacia abajo de manera que las capas de mica están emparedadas juntas. "Arriba/abajo (x2)" significa que hay dos pares de cintas de mica con cada par que tiene la orientación "arriba/abajo". "Abajo/abajo" significa que hay un par de cintas de mica, y la capa de mica de cada cinta de mica está orientada hacia abajo. "Abajo" significa que hay una cinta de mica y que la capa de mica de la cinta de mica está orientada hacia abajo.

[0063] "Dirección de bobinado de cinta de mica" se refiere a la dirección de bobinado de las cintas de mica. "Arriba=RHL" significa que la cinta de mica con la capa de mica orientada hacia arriba tiene RHL, "abajo=LHL" significa que la cinta de mica con la capa de mica orientada hacia abajo tiene LHL y "abajo=RHL" significa que la cinta de mica con la capa de mica orientada hacia abajo tiene RHL.

[0064] Todos los cables de la Tabla 1 eran de tipo RHW-2 con una tensión de funcionamiento de 600 voltios y una resistencia al fuego de 480 voltios incluye cobre suave desnudo comprimido de 7 hilos 8 AWG (8,36 mm1) según los conductores de cobre de hilo trenzado concéntrico de la clase B de ASTM B8. Se aplican capas de cinta de mica (Cablosam® 366.21-30 de Von Roll Switzerland Ltd) con un espesor nominal de aproximadamente 0,005 pulgadas (0,127 mm) y una anchura nominal de aproximadamente 0,5 pulgadas (12,7 mm) en la parte superior del conductor.

[0065] Todos los cables de la Tabla 1 tenían una capa aislante de aislamiento de silicio ignífugo de baja toxicidad LS0H aplicado sobre la(s) cinta(s) de mica, y una capa ignífuga polimérica de poliolefina ignífuga de baja toxicidad LS0H (UNIGARD™ RE Hf DA-6525 de The Dow Chemical Company) aplicada sobre la capa aislante.

[0066] Los cables de la Tabla 1 se probaron conforme a UL-2196 con la prueba de configuración dada en la Tabla 2. La Tabla 2 también informa del resultado de dichas pruebas.

Tabla 2

[0067] La "posición del conducto" se refiere a la orientación de montaje del conducto en el muro cortafuegos, es decir, vertical ("V") u horizontal ("H").

[0068] Como se muestra en la Tabla 2, todos los cables según la invención pasaron la prueba de fuego en diferentes condiciones de prueba, mientras que los cables comparativos tenían al menos una muestra que falló, lo cual no es aceptable según los estándares utilizados para la presente prueba.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un cable eléctrico que comprende un conductor y un par de cintas de mica que rodean al conductor, donde el par de cintas de mica se forman a partir de una primera cinta de mica y una segunda cinta de mica enrollada alrededor de la primera cinta de mica, donde cada una de la primera y la segunda cinta de mica incluye una capa de mica unida a una capa de respaldo, en el que la capa de mica de la primera cinta de mica se enfrenta y entra en contacto con la capa de mica de la segunda cinta de mica, en el que el par de cintas de mica es un par interno de cintas de mica que rodean al conductor, donde el cable eléctrico comprende además un par externo de cintas de mica que rodean el par interno, donde el par externo de cintas de mica están formadas de una tercera cinta de mica y una cuarta cinta de mica enrollada alrededor de la tercera cinta de mica, donde la tercera y la cuarta cinta de mica incluyen una capa de mica unida a una capa de respaldo, en el que la capa de mica de la tercera cinta de mica se enfrenta y entra en contacto con la capa de mica de la cuarta cinta de mica.

2. El cable eléctrico de la reivindicación 1, en el que la capa de respaldo de la segunda cinta de mica se enfrenta y entra en contacto con la capa de respaldo de la tercera cinta de mica.

3. El cable eléctrico de la reivindicación 1, que comprende además al menos una capa de aislamiento que rodea el par interno y el par externo de las cintas de mica.

4. El cable eléctrico de la reivindicación 1, en el que la primera cinta de mica se enrolla en una dirección de enrollado que es opuesta a una dirección de enrollado de la segunda cinta de mica.

5. El cable eléctrico de la reivindicación 1, que comprende además una primera capa de aislamiento y una segunda capa de aislamiento.

6. El cable eléctrico de la reivindicación 5, en el que la primera capa aislante está formada por un compuesto a base de silicona.

7. El cable eléctrico de la reivindicación 6, en el que el compuesto a base de silicona incluye un caucho a base de silicona que forma una matriz con un relleno mineral ignífugo incorporado en la matriz.

8. El cable eléctrico de la reivindicación 5, en el que la segunda capa de aislamiento está hecha de un polímero ignífugo.

9. Un procedimiento de fabricación de un cable eléctrico que comprende un conductor y un par de cintas de mica que rodean el conductor, donde el par de cintas de mica están formadas de una primera cinta de mica y una segunda cinta de mica enrollada alrededor de la primera cinta de mica, donde cada una de la primera y la segunda cinta de mica incluye una capa de mica unida a una capa de respaldo, donde el procedimiento comprende: enrollar la primera cinta de mica alrededor del conductor de modo que la capa de respaldo de la primera cinta de mica se enfrente hacia el conductor; y

enrollar la segunda cinta de mica alrededor de la primera cinta de mica para que la capa de mica de la segunda cinta de mica se enfrente y entre en contacto con la capa de mica de la primera cinta de mica, en el que el procedimiento comprende además:

enrollar una tercera cinta de mica alrededor de la segunda cinta de mica, donde la tercera cinta de mica está formada a partir de una tercera cinta de mica que incluye una capa de mica unida a una capa de respaldo, donde la capa de respaldo de la segunda cinta de mica se enfrena y entra en contacto con la capa de respaldo de la tercera cinta de mica; y

enrollar una cuarta cinta de mica alrededor de la tercera cinta de mica, donde la cuarta cinta de mica está formada por una cuarta cinta de mica que incluye una capa de mica unida a una capa de respaldo, donde la capa de mica de la tercera cinta de mica se enfrenta y entra en contacto con la capa de mica de la cuarta cinta de mica.