Los componentes estructurales de los productos de cables y alambres se pueden dividir generalmente en cuatro partes estructurales principales: conductores, capas de aislamiento, capas de blindaje y vainas, así como elementos de relleno y elementos de tracción, etc. Según los requisitos de uso y los escenarios de aplicación de los productos, algunos productos tienen estructuras extremadamente simples, con un solo componente estructural, el cable, como los cables desnudos aéreos, los cables de catenaria, las barras colectoras de cobre y aluminio (barras colectoras), etc. El aislamiento eléctrico externo de estos productos se garantiza mediante el uso de aisladores y la distancia espacial durante la instalación y el tendido (es decir, mediante el uso de aislamiento de aire).
La gran mayoría de los productos de alambres y cables tienen exactamente la misma sección transversal (sin considerar 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, solo es necesario 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 del cable:
1. Composición de la estructura del cable: Conductor
Los cables son los componentes principales más fundamentales e indispensables para que los productos transmitan información de corriente o de ondas electromagnéticas. Cable es la abreviatura de núcleo conductor.
¿Qué materiales componen los conductores de los cables? Los materiales de los conductores suelen estar hechos de metales no ferrosos con excelente conductividad eléctrica, como el cobre y el aluminio. Los cables ópticos 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 cubre la periferia del cable y actúa como aislante eléctrico. Es decir, garantiza que la corriente transmitida, las ondas electromagnéticas y las ondas de luz, solo viajen a través del cable y no fluyan hacia el exterior. El potencial en el conductor (es decir, la diferencia de potencial formada con los objetos circundantes, es decir, el voltaje) se puede aislar. Es decir, es necesario para garantizar tanto la función de transmisión normal del cable como la seguridad de objetos externos y personas. Los cables y las capas aislantes son los dos componentes básicos que deben estar presentes en los productos de cable (excepto los cables desnudos).
¿Qué son los materiales de aislamiento para cables? En los cables y alambres actuales, la clasificación de los materiales de aislamiento se divide principalmente en dos categorías: plásticos y caucho. Los materiales poliméricos predominan, 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 de aislamiento de caucho de silicona.
3. Composición de la estructura del cable: Vaina
Cuando los cables y alambres se instalan y operan en diversos entornos, es necesario contar con componentes que los protejan por completo, especialmente la capa aislante. Esta es la cubierta. Dado que los materiales aislantes deben poseer excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, es necesario exigir una pureza extremadamente alta y un contenido de impurezas extremadamente bajo. A menudo, es imposible considerar su capacidad de protección contra el exterior. Por lo tanto, diversas estructuras de protección deben ser responsables de soportar o resistir diversas fuerzas mecánicas externas (es decir, durante la instalación, el lugar de uso y durante el uso), la resistencia a la intemperie, la resistencia a productos químicos o aceites, la prevención de daños biológicos y la reducción del riesgo de incendio. Las principales funciones de las cubiertas de cables son la impermeabilidad, la resistencia al fuego y la prevención de la corrosión. Muchos productos de cable diseñados específicamente para entornos externos adecuados (como entornos limpios, secos e interiores libres de fuerzas mecánicas externas), o aquellos con materiales aislantes que poseen inherentemente cierta resistencia mecánica y resistencia a la intemperie, pueden prescindir de la capa protectora.
¿Qué tipos de materiales existen para las cubiertas de cables? Los principales materiales para cubiertas de cables incluyen caucho, plástico, revestimiento, silicona y diversos productos de fibra, entre otros. Las capas protectoras de caucho y plástico se caracterizan por su 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 poliméricos de alta resistencia a la humedad como aislante de cables. Algunos usuarios se preguntan 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, además de ser abundantes en recursos, económicas y fáciles de procesar. Por lo tanto, son más utilizadas en el mercado. Cabe destacar que existe otro tipo de cubierta metálica. Las cubiertas metálicas no solo cumplen funciones de protección mecánica, sino también de blindaje, como se menciona más adelante. También 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 revestimientos 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 evita que las señales electromagnéticas internas se filtren e interfieran con instrumentos externos, medidores u otras líneas, sino que también impide que las ondas electromagnéticas externas entren en el sistema de cable mediante acoplamiento. Estructuralmente, la capa de blindaje no solo se coloca en el exterior del cable, sino que también se encuentra entre los pares o grupos de hilos en los cables multipolares, formando pantallas de aislamiento electromagnético multinivel. En los últimos años, con el aumento de los requisitos para los cables de comunicación de alta frecuencia y la antiinterferencia, los materiales de blindaje han evolucionado desde el papel metalizado tradicional y las cintas de papel semiconductor hasta materiales compuestos más avanzados como...cintas de mylar de papel de aluminioCintas de mylar con lámina de cobre y cintas de cobre. Las estructuras de blindaje comunes incluyen capas internas de polímeros conductores o cintas semiconductoras, así como capas externas como la envoltura longitudinal de cinta de cobre y la malla trenzada de cobre. Entre ellas, la capa trenzada utiliza principalmente cobre estañado para mejorar la resistencia a la corrosión. Para aplicaciones especiales, como cables de frecuencia variable con blindaje compuesto de cinta de cobre y cable de cobre, cables de datos con envoltura longitudinal de lámina de aluminio y 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 y plástico y tejido de cable de cobre estañado se ha convertido en la solución principal para cables de alta frecuencia. La práctica industrial demuestra que la capa de blindaje ha evolucionado de una estructura accesoria a un componente central independiente del cable. La selección de materiales debe considerar exhaustivamente las características de frecuencia, el rendimiento de flexión y los factores de costo para cumplir con los requisitos de compatibilidad electromagnética de los diferentes escenarios de aplicación.
5. Composición de la estructura del cable: Estructura rellena
Muchos productos de cables y alambres son multipolares. Por ejemplo, la mayoría de los cables de alimentación de baja tensión son de cuatro o cinco núcleos (aptos para sistemas trifásicos), y los cables telefónicos urbanos vienen en 800 pares, 1200 pares, 2400 pares y hasta 3600 pares. Después de cablear estos núcleos o pares de cables aislados (o cablearlos en grupos varias veces), existen dos problemas: uno es que la forma no es redonda y el otro es que hay grandes espacios entre los núcleos de los cables aislados. Por lo tanto, se debe agregar una estructura de relleno durante el cableado. La estructura de relleno tiene como objetivo hacer que el diámetro exterior del cableado sea relativamente redondo, lo que favorece la envoltura y la extrusión de la cubierta, y también para que la estructura del cable sea estable y el interior resistente. Durante el uso (al estirar, comprimir y doblar durante la fabricación y el tendido), la fuerza se aplica uniformemente sin dañar la estructura interna del cable. Por lo tanto, aunque la estructura de relleno es una estructura auxiliar, también es necesaria y existen regulaciones detalladas sobre su selección de materiales y diseño de formas.
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 su uso como material de relleno, debe tener las características de no causar efectos adversos en el núcleo aislado del cable, no ser higroscópico por sí mismo, no ser propenso a la contracción y no corroerse.
6. Composición de la estructura del cable: Elementos de tracción
Los productos tradicionales de cables y alambres se basan en la capa de blindaje de la funda para resistir fuerzas de tracción externas o las fuerzas de tracción causadas por su propio peso. Las estructuras típicas son el blindaje con cinta de acero y el blindaje con alambre de acero (por ejemplo, para cables submarinos, se utilizan alambres de acero gruesos de 8 mm de diámetro, trenzados para formar la capa de blindaje). Sin embargo, para proteger las fibras ópticas de pequeñas fuerzas de tracción y evitar deformaciones leves que podrían afectar el rendimiento de transmisión, la estructura del cable de fibra óptica está equipada con revestimiento primario y secundario, así como componentes específicos para la fuerza de tracción. Además, si el cable de auriculares de un teléfono móvil adopta una estructura donde un alambre fino o una cinta de cobre delgada se enrolla alrededor de filamentos de fibra sintética y se extruye una capa aislante en el exterior, este filamento de fibra sintética es el 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 para los componentes de tensión del cable: tiras de acero, alambres de acero y láminas de acero inoxidable?
Hora de publicación: 25 de abril de 2025