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El nitrógeno se utiliza en diferentes fases de la fabricación de cable eléctrico
En nuestro artículo le explicamos los diferentes pasos de la fabricación de un cable eléctrico y cuales son los beneficios del uso de nitrógeno en dicha producción de cable.
¿Cómo se produce un cable eléctrico?
La fabricación de un cable eléctrico cuenta de forma general con una serie de pasos que son los siguientes: Trefilado, Recocido, Trenzado, Aislamiento, Cableado de fases, Revestimiento protector exterior, Marcado y Fase de pruebas
Trefilado: Consiste en coger una varilla de alambre (cobre o aluminio) y hacerla pasar por varios troqueles, estirando y estrechando la varilla hasta reducirla al diámetro deseado.
Recocido: Tratamiento térmico que se le aplica al cable. Éste se calienta hasta que alcanza la temperatura de recristalización y luego se enfría. El objetivo es recuperar la estructura, eliminar tensiones internas y de esta forma mejorar las características del cable (flexibilidad, ductilidad, conductividad).
Trenzado: Agrupación de alambres. Se retuercen varios cables para unirlos y de este modo formar un conductor con una mayor flexibilidad.
Aislamiento: Al cable trenzado se le aplica un material de aislamiento (Policloruro de Vinilo PVC, Polietileno Termoplástico PE, Polietileno Reticulado XLPE, Etileno Propileno EPR,…). En función del material y del grado de aislamiento necesario, este proceso puede realizarse simplemente extruyendo el material de aislamiento sobre el cable trenzado, o bien mediante vulcanización continua (CV). En este último proceso se aplican varios blindajes y capas de aislamiento al mismo tiempo, con un cabezal de extrusión avanzado.
Cableado de fases: Similar al trenzado. Unión de cables formando cable multifilar.
Revestimiento protector exterior: Mediante proceso de extrusión. Protege al aislante y conductor ante la humedad y los posibles daños mecánicos.
Marcado: Se añaden datos como fabricante, denominación comercial, número de conductores, voltaje, calibre,
Fase de pruebas: Control de calidad
¿Cómo es el proceso de recocido?
uso de nitrógeno en la fabricación de cable
Como hemos comentado antes, el recocido es un proceso de tratamiento térmico que se realiza después del proceso del trefilado y va a conseguir que el cable se vuelva más resistente y fácil de manipular, aumentando también su conductividad.
Generalmente la máquina de trefilado tiene una sección donde se realiza el recocido de manera continua en una atmósfera inerte. El cable pasa por una rueda giratoria con alto voltaje, se calienta hasta su temperatura de recristalización (400ºC aprox), y posteriormente se deja enfriar. También existen equipos que no incorporan la sección de recocido y este proceso se realiza de forma discontinua colocando las bobinas de cable estiradas, en un horno en atmósfera inerte.
¿Cómo es el proceso de vulcanización continua?
El proceso de vulcanización continua es un proceso de aislamiento del cable trenzado en el cual se aplican varios blindajes y capas de aislamiento al mismo tiempo, con un cabezal de extrusión avanzado. En un primer lugar, una oruga nos desliza el cable trenzado desnudo en el interior de una cruceta extrusora, si ésta es una cruceta triple, el cable se cubrirá con tres materiales simultáneamente. Suele ser una capa semiconductora interior (el blindaje del conductor), el aislamiento y una capa semiconductora exterior (el blindaje de aislamiento).
Mediante el curado o la vulcanización se crea una unión estrecha entre estas tres capas y el cable. El reticulado lo inicia un agente como el peróxido, que se descompone debido a la alta temperatura y, a continuación, crea el químico que forma las uniones. Este curado tiene lugar en un tubo de vulcanización de aproximadamente 150 metros de largo.
Normalmente el tubo de vulcanización viene en forma vertical (VCV) o catenaria (CCV) y se divide en secciones. La primera es la zona de curado que se calienta a 400°C donde hay un gas inerte aproximadamente a 10bar para evitar que la elevada temperatura deforme el aislamiento. A continuación, el cable se enfría mediante la circulación de gas inerte por la zona de refrigeración, de manera que se solidifique y no se deforme al salir del tubo. Un sensor de posicionamiento va a proporcionar información a ambas orugas y va a mantener el cable con la pendiente correcta sin que toque los laterales del tubo.
Fabricación de cable y uso de nitrógeno
El nitrógeno se utiliza en diferentes fases de la fabricación de cable. Las empresas que poseen su propia fuente de nitrógeno ahorran costes, controlan la pureza sin renunciar a la calidad y ayudan a proteger el medioambiente.
¿Qué beneficios aporta el uso de nitrógeno?
En el recocido: Se utiliza nitrógeno para eliminar el O2 del proceso de recocido, ya que podría reaccionar con el cable desnudo, reduciendo la conductividad y posterior adherencia de las capas de aislamiento.
En la vulcanización continua: Se utiliza nitrógeno porque se necesita un entorno con un nivel bajo de oxígeno. La presencia de oxígeno inhibe el proceso de reticulado y ocasiona reacciones no deseadas en el material aislante.
En el pasado se utilizaba vapor, pero esto hacía que se introdujese humedad en el proceso y provocaba fracturas en el blindaje del aislamiento y en el conductor, y se formaban vacíos e inclusiones que provocaban fallos prematuros de los cables a altas tensiones eléctricas. Por otro lado, comentar que una menor humedad, aumenta la capacidad de aislamiento, pudiendo así reducir el contenido de material, mejorando la rentabilidad. Hoy en día la gran mayoría de las vulcanizaciones de polietileno reticulado (XLPE) se realizan con N2.
En el purgado de cables: En el caso de que se haya hecho un mal uso de los cables, y les haya entrado humedad, los cables pueden ser purgados. Se introduce nitrógeno a través de la funda del cable, expulsando la humedad y restableciendo el aislamiento.
En laboratorio: Se usa nitrógeno para pruebas de presión de la funda de los cables.
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