El polietileno (PE) se utiliza ampliamente en laAislamiento y revestimiento de cables de alimentación y cables de telecomunicacionesDebido a su excelente resistencia mecánica, tenacidad, resistencia al calor, capacidad aislante y estabilidad química, el PE presenta un alto grado de resistencia al agrietamiento por tensión ambiental. Sin embargo, debido a sus características estructurales, su resistencia a la fisuración por tensión ambiental es relativamente baja. Este problema se agrava especialmente cuando el PE se utiliza como revestimiento exterior de cables blindados de gran sección.
1. Mecanismo de agrietamiento de la vaina de PE
El agrietamiento de la vaina de PE se produce principalmente en dos situaciones:
a. Agrietamiento por tensión ambiental: Se refiere al fenómeno por el cual la cubierta sufre agrietamiento frágil desde la superficie debido a la combinación de tensiones o la exposición a medios ambientales después de la instalación y el funcionamiento del cable. Se debe principalmente a la tensión interna dentro de la cubierta y a la exposición prolongada a líquidos polares. Una extensa investigación sobre la modificación de materiales ha resuelto sustancialmente este tipo de agrietamiento.
b. Agrietamiento por tensión mecánica: Este se produce debido a deficiencias estructurales en el cable o a procesos de extrusión inadecuados de la cubierta, lo que genera una concentración significativa de tensiones y agrietamiento por deformación durante la instalación del cable. Este tipo de agrietamiento es más pronunciado en las cubiertas exteriores de cables blindados con cinta de acero de gran sección.
2. Causas del agrietamiento de la vaina de PE y medidas para su mejora
2.1 Influencia del cableCinta de aceroEstructura
En cables con diámetros exteriores mayores, la capa de blindaje suele estar compuesta por cintas de acero de doble capa. El grosor de la cinta varía según el diámetro exterior del cable (0,2 mm, 0,5 mm y 0,8 mm). Las cintas de acero blindadas más gruesas presentan mayor rigidez y menor plasticidad, lo que resulta en una mayor separación entre las capas superior e inferior. Durante la extrusión, esto provoca diferencias significativas en el grosor de la cubierta entre las capas superior e inferior de la superficie de la capa de blindaje. Las zonas más delgadas de la cubierta en los bordes de la cinta de acero exterior experimentan la mayor concentración de tensiones y son las principales zonas donde se producen futuras fisuras.
Para mitigar el impacto de la cinta de acero blindada sobre la cubierta exterior, se coloca o extruye una capa amortiguadora de cierto espesor entre la cinta de acero y la cubierta de PE. Esta capa amortiguadora debe ser uniformemente densa, sin arrugas ni protuberancias. La adición de esta capa mejora la uniformidad entre las dos capas de cinta de acero, garantiza un espesor uniforme de la cubierta de PE y, junto con la contracción de esta, reduce la tensión interna.
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2.2 Impacto del proceso de producción de cables
Los principales problemas del proceso de extrusión de las vainas de cables blindados de gran diámetro exterior son la refrigeración inadecuada, la preparación incorrecta del molde y la excesiva relación de estiramiento, lo que genera una tensión interna excesiva en la vaina. Los cables de gran tamaño, debido a sus vainas gruesas y anchas, suelen tener limitaciones en la longitud y el volumen de los depósitos de agua en las líneas de producción de extrusión. El enfriamiento desde más de 200 grados Celsius durante la extrusión hasta la temperatura ambiente presenta dificultades. Una refrigeración inadecuada provoca que la vaina se ablande cerca de la capa de blindaje, lo que causa arañazos en la superficie de la vaina al enrollar el cable, pudiendo provocar grietas y roturas durante el tendido debido a fuerzas externas. Además, una refrigeración insuficiente contribuye a un aumento de las fuerzas de contracción internas tras el enrollado, elevando el riesgo de agrietamiento de la vaina bajo fuerzas externas considerables. Para garantizar una refrigeración suficiente, se recomienda aumentar la longitud o el volumen de los depósitos de agua. Es fundamental reducir la velocidad de extrusión manteniendo una plastificación adecuada de la vaina y permitiendo un tiempo suficiente para el enfriamiento durante el enrollado. Además, considerando el polietileno como un polímero cristalino, un método de enfriamiento con reducción gradual de la temperatura, desde 70-75 °C hasta 50-55 °C y finalmente a temperatura ambiente, ayuda a aliviar las tensiones internas durante el proceso de enfriamiento.
2.3 Influencia del radio de enrollamiento en el enrollamiento del cable
Durante el enrollado del cable, los fabricantes se adhieren a los estándares de la industria para seleccionar los carretes de entrega adecuados. Sin embargo, acomodar longitudes de entrega largas para cables de gran diámetro exterior plantea desafíos a la hora de seleccionar carretes apropiados. Para cumplir con las longitudes de entrega especificadas, algunos fabricantes reducen el diámetro del barril del carrete, lo que resulta en radios de curvatura insuficientes para el cable. Una flexión excesiva produce desplazamiento en las capas de armadura, generando fuerzas de corte significativas en la cubierta. En casos graves, las rebabas de la tira de acero blindada pueden perforar la capa de amortiguación, incrustándose directamente en la cubierta y causando grietas o fisuras a lo largo del borde de la tira de acero. Durante el tendido del cable, las fuerzas de flexión lateral y tracción provocan que la cubierta se agriete a lo largo de estas fisuras, especialmente en los cables más cercanos a las capas internas del carrete, haciéndolos más propensos a la rotura.
2.4 Impacto del entorno de construcción e instalación en obra
Para estandarizar la instalación de cables, se recomienda minimizar la velocidad de tendido, evitando presiones laterales excesivas, flexiones, fuerzas de tracción y colisiones con la superficie, garantizando así un entorno de trabajo seguro. Preferiblemente, antes de la instalación, deje reposar el cable a 50-60 °C para liberar la tensión interna de la cubierta. Evite la exposición prolongada de los cables a la luz solar directa, ya que las diferencias de temperatura en los distintos lados del cable pueden provocar concentración de tensiones, aumentando el riesgo de agrietamiento de la cubierta durante el tendido.
Fecha de publicación: 18 de diciembre de 2023