El polietileno (PE) se utiliza ampliamente en la industria.Aislamiento 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 es un material con gran potencial. Sin embargo, debido a sus propias características estructurales, su resistencia al agrietamiento por tensión ambiental es relativamente baja. Este problema se acentúa cuando el PE se utiliza como revestimiento exterior de cables blindados de gran sección.
1. Mecanismo de agrietamiento de la vaina de PE
La fisuración de la vaina de PE se produce principalmente en dos situaciones:
a. Fisuración por tensión ambiental: Este fenómeno se refiere a la fisuración frágil de la cubierta desde la superficie debido a la tensión combinada o la exposición a medios ambientales tras 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. Numerosas investigaciones sobre la modificación de materiales han resuelto sustancialmente este tipo de fisuración.
b. Fisuración por tensión mecánica: Se produce debido a deficiencias estructurales en el cable o a procesos de extrusión inadecuados de la cubierta, lo que genera una importante concentración de tensiones y fisuras por deformación durante la instalación del cable. Este tipo de fisuración es más pronunciada en las cubiertas exteriores de los cables de gran sección con armadura de cinta de acero.
2. Causas del agrietamiento de la vaina de PE y medidas de mejora
2.1 Influencia del cableCinta de aceroEstructura
En los cables de mayor diámetro exterior, 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 de blindaje más gruesas presentan mayor rigidez y menor plasticidad, lo que genera una mayor separación entre las capas superior e inferior. Durante la extrusión, esto provoca diferencias significativas en el grosor de la vaina entre las capas superior e inferior de la superficie del blindaje. Las zonas de vaina más delgadas en los bordes de la cinta de acero exterior experimentan la mayor concentración de tensiones y son las principales áreas donde se produce el agrietamiento.
Para mitigar el impacto de la cinta de acero blindada sobre la cubierta exterior, se coloca 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 cubiertas de cables blindados de gran diámetro son la refrigeración insuficiente, la preparación inadecuada del molde y una relación de estiramiento excesiva, lo que genera una tensión interna excesiva en la cubierta. Los cables de gran tamaño, debido al grosor y la anchura de sus cubiertas, suelen presentar limitaciones en la longitud y el volumen de las bandejas de agua en las líneas de producción de extrusión. El enfriamiento desde más de 200 grados Celsius durante la extrusión hasta la temperatura ambiente supone un reto. Una refrigeración insuficiente provoca que la cubierta se ablande cerca de la capa de blindaje, lo que causa rayaduras en la superficie de la cubierta al enrollar el cable, pudiendo provocar grietas y roturas durante el tendido del cable debido a fuerzas externas. Además, una refrigeración insuficiente contribuye a aumentar las fuerzas de contracción interna tras el enrollado, elevando el riesgo de que la cubierta se agriete bajo fuerzas externas considerables. Para garantizar una refrigeración suficiente, se recomienda aumentar la longitud o el volumen de las bandejas de agua. Es fundamental reducir la velocidad de extrusión manteniendo una plastificación adecuada de la cubierta y permitiendo un tiempo de enfriamiento suficiente durante el enrollado. Además, considerando el polietileno como un polímero cristalino, un método de enfriamiento por reducción de temperatura segmentada, desde 70-75 °C hasta 50-55 °C y finalmente hasta 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 de cables, los fabricantes se rigen por las normas del sector para seleccionar los carretes de transporte adecuados. Sin embargo, el transporte de cables de gran diámetro exterior a grandes longitudes plantea dificultades a la hora de seleccionar los carretes idóneos. Para cumplir con las longitudes de transporte especificadas, algunos fabricantes reducen el diámetro del carrete, lo que resulta en radios de curvatura insuficientes para el cable. Una flexión excesiva provoca el desplazamiento de las capas de armadura, generando fuerzas de cizallamiento significativas en la cubierta. En casos graves, las rebabas de la banda de acero de la armadura pueden perforar la capa de amortiguación, incrustándose directamente en la cubierta y provocando grietas o fisuras en el borde de la banda. Durante el tendido del cable, las fuerzas de flexión y tracción laterales provocan que la cubierta se agriete a lo largo de estas fisuras, especialmente en los cables más cercanos a las capas internas del carrete, lo que los hace más propensos a la rotura.
2.4 Impacto del entorno de construcción e instalación in situ
Para estandarizar la instalación de cables, se recomienda minimizar la velocidad de tendido, evitando la presión lateral excesiva, la flexión, las fuerzas de tracción y las colisiones superficiales, garantizando así un entorno de construcción seguro. Preferiblemente, antes de la instalación, deje que el cable repose 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 una concentración de tensiones, aumentando el riesgo de fisuras en la cubierta durante el tendido.
Fecha de publicación: 18 de diciembre de 2023