Los componentes estructurales de los cables y alambres se pueden dividir generalmente en cuatro partes principales: conductores, capas de aislamiento, capas de apantallamiento y cubiertas, así como elementos de relleno y elementos de tracción, etc. Según los requisitos de uso y los escenarios de aplicación de los productos, algunos tienen estructuras extremadamente simples, con un solo componente estructural, el alambre, como los cables aéreos desnudos, los cables de catenaria, las barras colectoras de cobre-aluminio, etc. El aislamiento eléctrico externo de estos productos se garantiza mediante el uso de aisladores y el distanciamiento espacial durante la instalación y el tendido (es decir, mediante el uso de aislamiento de aire).
La gran mayoría de los cables y alambres tienen exactamente la misma sección transversal (salvo errores de fabricación) y se presentan en forma de tiras largas. Esto se debe a que se utilizan para formar circuitos o bobinas en sistemas o equipos. Por lo tanto, al estudiar y analizar la composición estructural de los cables, basta con observar y analizar sus secciones transversales.
A continuación se presenta un análisis detallado de la composición de la estructura del cable y de los materiales utilizados:
1. Composición de la estructura del cable: Conductor
Los cables son los componentes principales más fundamentales e indispensables para que los productos cumplan la función de transmitir corriente eléctrica o información electromagnética. Cable es la abreviatura de núcleo conductor.
¿Qué materiales componen los conductores de los cables? Generalmente, los conductores están hechos de metales no ferrosos con excelente conductividad eléctrica, como el cobre y el aluminio. Los cables de fibra óptica utilizados en las redes de comunicación óptica, que se han desarrollado rápidamente en las últimas tres décadas, utilizan fibras ópticas como conductores.
2. Composición de la estructura del cable: Capa de aislamiento
La capa aislante es un componente que recubre el perímetro del cable y actúa como aislante eléctrico. Es decir, garantiza que la corriente transmitida, las ondas electromagnéticas y las ondas de luz se propaguen únicamente a lo largo del cable y no se dispersen hacia el exterior. El potencial en el conductor (es decir, la diferencia de potencial con respecto a los objetos circundantes, es decir, la tensión) se aísla. Esto es necesario para garantizar tanto el correcto funcionamiento de la transmisión del cable como la seguridad de las personas y los objetos externos. Los cables y las capas aislantes son los dos componentes básicos que deben estar presentes para conformar los productos de cableado (excepto en el caso de los cables desnudos).
¿Qué son los materiales de aislamiento de cables? En los cables y alambres actuales, la clasificación de los materiales de aislamiento de cables se divide principalmente en dos categorías: plásticos y caucho. Los materiales poliméricos son los predominantes, dando lugar a una amplia variedad de productos de cables y alambres adecuados para diferentes usos y requisitos ambientales. Los materiales de aislamiento comunes para cables y alambres incluyen el cloruro de polivinilo (PVC),polietileno reticulado (XLPE), fluoroplásticos, compuestos de caucho, compuestos de caucho de etileno propileno y materiales aislantes de caucho de silicona.
3. Composición de la estructura del cable: Cubierta
Cuando los cables y alambres se instalan y operan en diversos entornos, deben existir componentes que protejan el producto en su totalidad, especialmente la capa aislante, denominada cubierta. Dado que los materiales aislantes deben poseer excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, es necesario que tengan una pureza extremadamente alta y un contenido de impurezas extremadamente bajo. A menudo, resulta imposible considerar su capacidad de protección frente a factores externos. Por lo tanto, diversas estructuras protectoras deben ser responsables de soportar o resistir diversas fuerzas mecánicas externas (por ejemplo, durante la instalación, el lugar de uso y su funcionamiento), resistir el ambiente atmosférico, resistir productos químicos o aceites, prevenir daños biológicos y reducir los riesgos de incendio. Las funciones principales de las cubiertas de los cables son la impermeabilización, la resistencia a la llama, la resistencia al fuego y la prevención de la corrosión. Muchos cables diseñados específicamente para entornos externos favorables (como ambientes limpios, secos e interiores libres de fuerzas mecánicas externas), o aquellos con materiales aislantes que poseen inherentemente cierta resistencia mecánica y a la intemperie, pueden prescindir de la capa protectora.
¿Qué tipos de materiales existen para las cubiertas de cables? Los principales materiales para las cubiertas de cables incluyen caucho, plástico, recubrimientos, silicona y diversos productos de fibra, etc. Las características de la capa protectora de caucho y plástico son suavidad y ligereza, y se utilizan ampliamente en cables móviles. Sin embargo, dado que tanto el caucho como el plástico tienen cierto grado de permeabilidad al agua, solo se pueden aplicar cuando se utilizan materiales de alto polímero con alta resistencia a la humedad como aislamiento del cable. Entonces, algunos usuarios pueden preguntar por qué se utiliza plástico como capa protectora en el mercado. En comparación con las características de las cubiertas de plástico, las cubiertas de caucho tienen mayor elasticidad y flexibilidad, son más resistentes al envejecimiento, pero su proceso de fabricación es relativamente más complejo. Las cubiertas de plástico tienen mejores propiedades mecánicas y resistencia al agua, son abundantes, de bajo precio y fáciles de procesar. Por lo tanto, son más utilizadas en el mercado. Cabe señalar que existe otro tipo de cubierta metálica. Las cubiertas metálicas no solo tienen funciones de protección mecánica, sino también la función de apantallamiento que se menciona a continuación. Además, poseen propiedades como resistencia a la corrosión, resistencia a la compresión y a la tracción, y resistencia al agua, lo que impide que la humedad y otras sustancias nocivas penetren en el interior del aislamiento del cable. Por lo tanto, se utilizan ampliamente como revestimiento para cables de alimentación con aislamiento de papel impregnado en aceite y baja resistencia a la humedad.
4. Composición de la estructura del cable: Capa de blindaje
La capa de blindaje es un componente clave en los productos de cable para lograr el aislamiento del campo electromagnético. No solo puede evitar que las señales electromagnéticas internas se filtren e interfieran con instrumentos externos, medidores u otras líneas, sino que también bloquea las ondas electromagnéticas externas para que no entren en el sistema de cable a través del acoplamiento. Estructuralmente, la capa de blindaje no solo se coloca en el exterior del cable, sino que también existe entre los pares o grupos de cables en cables multiconductores, formando "pantallas de aislamiento electromagnético" multinivel. En los últimos años, con los crecientes requisitos de cables de comunicación de alta frecuencia y antiinterferencias, los materiales de blindaje han evolucionado desde el papel metalizado tradicional y las cintas de papel semiconductor hasta materiales compuestos más avanzados comocintas de mylar de papel de aluminio, cintas de mylar de lámina de cobre y cintas de cobre. Las estructuras de blindaje comunes incluyen capas de blindaje internas hechas de polímeros conductores o cintas semiconductoras, así como capas de blindaje externas como envoltura longitudinal de cinta de cobre y malla de cobre trenzada. Entre ellas, la capa trenzada utiliza principalmente cobre estañado para mejorar la resistencia a la corrosión. Para escenarios de aplicación especiales, como cables de frecuencia variable que utilizan blindaje compuesto de cinta de cobre + alambre de cobre, cables de datos que emplean envoltura longitudinal de lámina de aluminio + diseño aerodinámico y cables médicos que requieren capas trenzadas de cobre plateado de alta cobertura. Con la llegada de la era 5G, la estructura de blindaje híbrida de cinta compuesta de aluminio-plástico y tejido de alambre de cobre estañado se ha convertido en la solución principal para cables de alta frecuencia. La práctica de la industria muestra que la capa de blindaje ha evolucionado de una estructura accesoria a un componente central independiente del cable. La selección de materiales para ella debe considerar de manera integral las características de frecuencia, el rendimiento de flexión y los factores de costo para cumplir con los requisitos de compatibilidad electromagnética de diferentes escenarios de aplicación.
5. Composición de la estructura del cable: Estructura rellena
Muchos cables y alambres son multiconductores. Por ejemplo, la mayoría de los cables de alimentación de baja tensión son de cuatro o cinco conductores (apropiados para sistemas trifásicos), y los cables telefónicos urbanos vienen en 800, 1200, 2400 o hasta 3600 pares. Una vez que estos conductores aislados se han cableado (o se han cableado en grupos varias veces), surgen dos problemas: uno es que la forma no es redonda y el otro es que existen grandes espacios entre los conductores aislados. Por lo tanto, es necesario añadir una estructura de relleno durante el cableado. La estructura de relleno tiene como objetivo hacer que el diámetro exterior del cable sea relativamente redondo, lo que facilita el enrollado y la extrusión de la cubierta, y también estabiliza la estructura del cable y refuerza su interior. Durante el uso (al estirar, comprimir y doblar durante la fabricación y la instalación), la fuerza se aplica de manera uniforme sin dañar la estructura interna del cable. Por lo tanto, si bien la estructura de relleno es una estructura auxiliar, también es necesaria, y existen regulaciones detalladas sobre la selección de su material y el diseño de su forma.
Materiales de relleno para cables: Generalmente, los rellenos para cables incluyen cinta de polipropileno, cuerda de PP no tejida, cuerda de cáñamo o materiales relativamente económicos fabricados con caucho reciclado. Para ser utilizado como material de relleno, debe tener las siguientes características: no causar efectos adversos en el núcleo aislado del cable, no ser higroscópico, no contraerse y no corroerse.
6. Composición de la estructura del cable: Elementos de tracción
Los cables y alambres tradicionales dependen de la capa de armadura de la cubierta para soportar fuerzas de tracción externas o las causadas por su propio peso. Las estructuras típicas son el blindaje con cinta de acero y el blindaje con alambre de acero (por ejemplo, en los cables submarinos, se utilizan alambres de acero gruesos de 8 mm de diámetro, trenzados para formar la capa de armadura). Sin embargo, para proteger las fibras ópticas de fuerzas de tracción menores y evitar deformaciones leves que podrían afectar el rendimiento de la transmisión, la estructura del cable de fibra óptica está equipada con revestimiento primario y secundario, así como con componentes específicos para soportar fuerzas de tracción. Además, si el cable de los auriculares de un teléfono móvil adopta una estructura donde un fino alambre de cobre o una delgada cinta de cobre se enrolla alrededor de filamentos de fibra sintética y se extruye una capa aislante en el exterior, este filamento de fibra sintética actúa como elemento de tracción. En conclusión, en los productos especiales, pequeños y flexibles desarrollados en los últimos años, que requieren múltiples usos de flexión y torsión, los elementos de tracción desempeñan un papel fundamental.
¿Qué materiales se incluyen en los componentes de tracción del cable?: tiras de acero, alambres de acero y láminas de acero inoxidable.
Hora de publicación: 25 de abril de 2025