La esencia química de la reticulación: ¿Qué es la reticulación?
La reticulación es un proceso químico en el que las cadenas de polímero de polietileno (PE) se unen entre sí mediante enlaces covalentes -típicamente enlaces carbono-carbono (C-C)- para formar una red tridimensional. El PE lineal está formado por cadenas poliméricas independientes, mientras que el PE reticulado (XLPE) forma una matriz interconectada que mejora la estabilidad térmica, mecánica y química, lo que lo hace adecuado para aplicaciones a altas temperaturas y sometidas a grandes esfuerzos.
Comparación de los procesos de reticulación: Reticulación química frente a reticulación por irradiación
En la producción de cables XLPE se utilizan principalmente dos técnicas de reticulación: la reticulación química y la reticulación por irradiación. La reticulación química consiste en añadir peróxidos o compuestos de silano que, al ser activados por el calor o la humedad, inician la formación de enlaces entre las cadenas de PE. La reticulación por irradiación utiliza haces de electrones de alta energía para romper los enlaces y generar sitios reactivos para la formación de redes. Mientras que los métodos químicos permiten tasas de reticulación ajustables y se utilizan ampliamente en cables de media y alta tensión, la irradiación proporciona un procesamiento más limpio y una mejor uniformidad, pero requiere una mayor inversión de capital y es más común en aplicaciones de baja tensión.
| Proceso | Método | Ventajas | Desventajas |
|---|---|---|---|
| Reticulación química | Aditivos de peróxido o silano | Densidad de reticulación bien establecida, escalable y ajustable | Requiere calentamiento y postcurado, puede liberar subproductos |
| Reticulación por irradiación | Haz de electrones | Sin productos químicos, procesamiento rápido, estructura consistente | Alto coste del equipo, limitado a secciones de cable más finas |
Comparación de la resistencia a la temperatura por proceso:
| Tipo XLPE | Temperatura de funcionamiento continuo (°C) | Temperatura de sobrecarga a corto plazo (°C) |
|---|---|---|
| XLPE reticulado con peróxido | 90 | 130 |
| XLPE reticulado con silano | 85 | 120 |
| XLPE reticulado por irradiación | 105 | 150 |
Correspondencia entre el grado de reticulación y la temperatura nominal
El grado de reticulación -típicamente expresado como porcentaje de contenido de gel- es un determinante clave de la resistencia térmica de un material. Una mayor densidad de reticulación implica un entrelazamiento molecular más fuerte y una mayor resistencia a la deformación bajo el calor. Por ejemplo, se probaron muestras de XLPE con grados de reticulación 65%, 75% y 85% a 135°C durante 168 horas. Su retención de resistencia a la tracción residual se midió a 70%, 85% y 92%, respectivamente. La norma IEC 60502-1 recomienda un contenido mínimo de gel de 75% para un rendimiento fiable bajo tensión térmica. Además, una mayor reticulación mejora el alargamiento a la rotura y reduce el índice de envejecimiento térmico, lo que prolonga la vida útil del cable en entornos exigentes.
Valores de temperatura engañosos: Funcionamiento a largo plazo frente a sobrecarga a corto plazo
Los valores nominales de temperatura pueden malinterpretarse. Por ejemplo, un cable con clasificación UL 125°C está diseñado para un uso continuo a 125°C, pero puede tolerar hasta 150°C en ráfagas cortas. Sin embargo, una exposición prolongada a 150 °C aceleraría la degradación, reduciría la flexibilidad y podría causar grietas en el aislamiento, lo que provocaría un fallo prematuro si no se tiene debidamente en cuenta en el diseño o las especificaciones.
Importancia de seleccionar el proceso de reticulación en función del entorno de aplicación
En un proyecto de energía eólica en el norte de China, las temperaturas bajo cero provocaron la contracción térmica de las capas de aislamiento de cables con insuficiente reticulación. La contracción separó el aislamiento del conductor, provocando finalmente la rotura dieléctrica y cortocircuitos. Este fallo pone de relieve la necesidad crítica de adaptar el método y el grado de reticulación a las tensiones ambientales y mecánicas específicas de la ubicación del proyecto.
Conclusiones y recomendaciones
Elija cables XLPE con un grado de reticulación 75% como mínimo y adapte el método de reticulación al entorno de su aplicación. Verifique las certificaciones y solicite datos sobre el contenido de gel y el comportamiento ante el envejecimiento térmico.
