Dónde están las capas
Un cable de baja tensión puede ir directamente del conductor al aislamiento y de ahí a la cubierta. Un cable de media tensión según IEC 60502-2 no puede, porque el esfuerzo eléctrico en su aislamiento es mucho mayor. La construcción de referencia en nuestra página de cables de potencia de MT, un cable 8,7/15 kV Cu/XLPE/CTS/PVC 3x95 mm2 de un catálogo de planta asociada, muestra el orden estándar de cada conductor:
- Conductor de cobre compactado.
- Pantalla del conductor: una capa semiconductora extruida directamente sobre el conductor.
- Aislamiento de XLPE, 4,5 mm en el modelo de referencia.
- Pantalla del aislamiento: una capa semiconductora extruida sobre el aislamiento.
- Pantalla de cinta de cobre, la capa metálica que se pone a tierra.
Los tres conductores se reúnen después con rellenos y una cinta de reunión bajo una cubierta de PVC, de unos 61 mm en total en el modelo de referencia. Las dos capas semiconductoras son el tema de este artículo. Están hechas con compuestos cargados de negro de carbono, por lo que conducen, pero mucho peor que el metal; de ahí lo de «semiconductoras». Añaden poco al diámetro y al peso, pero son donde ocurre la mayor parte de la ingeniería eléctrica de un cable de MT.
Qué hace la pantalla del conductor
Un conductor cableado no es un cilindro liso. Incluso un conductor compactado tiene pequeñas aristas donde se cruzan los alambres. Si el XLPE se extruyera directamente sobre él, el campo eléctrico se concentraría en cada arista y en cada pequeño hueco entre el cableado y el aislamiento. En media tensión, esas concentraciones bastan para ionizar el aire en vacíos microscópicos, que es la descarga parcial, y la descarga parcial erosiona lentamente el aislamiento.
La pantalla del conductor rellena las aristas y presenta al aislamiento una superficie conductora lisa y redonda. Como está al potencial del conductor y unida al XLPE sin huecos, el campo parte de una superficie lisa y se reparte por igual a través del aislamiento. Los conductores compactados, tratados en el artículo sobre conductores compactados, ayudan aún más al reducir los huecos que la pantalla debe rellenar.
Qué hace la pantalla del aislamiento
En el exterior del aislamiento aparece el mismo problema al revés. La pantalla metálica es un fleje o alambres, que no pueden asentarse perfectamente sobre la superficie del XLPE. La pantalla del aislamiento da al exterior del aislamiento una superficie conductora lisa y continua mantenida al potencial de tierra por la pantalla metálica que hay encima. El campo queda así confinado entre dos superficies conductoras lisas y concéntricas, la geometría ideal para un cable.
La pantalla del aislamiento también importa en los empalmes y las terminaciones. Los empalmadores la retiran hasta un punto preciso y añaden allí control de esfuerzo, porque el final de la pantalla es donde el campo sale de la geometría controlada del cable. Las pantallas del aislamiento se fabrican adheridas al aislamiento o pelables, lo que facilita la preparación en obra; el tipo debe corresponder a los accesorios que use el proyecto e indicarse en la ficha técnica.
Cómo se manifiestan los problemas de calidad
| Defecto | Efecto | Cómo se detecta |
|---|---|---|
| Protrusión del compuesto semiconductoro hacia el XLPE | Concentración local del campo | Ensayo de descargas parciales; inspección de cortes en muestra |
| Vacío o hueco en la interfaz pantalla-aislamiento | Descarga parcial en el hueco | Ensayo de descargas parciales según IEC 60885-3 |
| Contaminación en el aislamiento | Punto débil bajo esfuerzo | Ensayos de descargas parciales y de tensión; control del compuesto y del proceso |
| Espesor de aislamiento desigual (excentricidad) | Mayor esfuerzo en el lado fino | Medición del espesor del aislamiento en muestras |
| Tipo de pantalla equivocado para los accesorios | Empalmes difíciles; defectos en obra | Revisión de la ficha técnica antes del pedido |
Las líneas de MT modernas extruyen habitualmente la pantalla del conductor, el aislamiento y la pantalla del aislamiento juntas en una sola pasada, de modo que las interfaces se forman sin contaminación ni aire. Una planta que aplica las capas en pasadas separadas, o que manipula mal los compuestos, tiene más probabilidades de dejar defectos en las interfaces. La mesa examina la línea de extrusión y de curado, el almacenamiento de compuestos y la práctica de sala limpia durante la auditoría de fábrica.
Algunos defectos solo importan años más tarde. Una pequeña protrusión o un contaminante que supera los ensayos de fábrica puede convertirse en el punto de partida de una degradación lenta en servicio, sobre todo cuando la humedad alcanza el aislamiento. En terreno húmedo, el XLPE bajo esfuerzo eléctrico puede desarrollar los llamados árboles de agua, finas ramificaciones que crecen desde los defectos y debilitan el aislamiento con el tiempo. Unas interfaces semiconductoras limpias reducen el número de puntos de partida y, donde un proyecto prevé instalación húmeda, las especificaciones suelen añadir una barrera longitudinal o radial al agua bajo la cubierta. Es una elección de construcción del proyectista, tratada en el artículo sobre la estanqueidad al agua; las capas semiconductoras por sí solas no pueden impedir la entrada de agua.
Ensayos de rutina que demuestran las capas
Según la IEC 60502-2, cada bobina de MT terminada pasa ensayos de rutina. Dos de ellos están directamente ligados a las capas semiconductoras:
- Ensayo de descargas parciales: medido según IEC 60885-3, con una sensibilidad especificada habitualmente de 10 pC o mejor a 1,73 U0. Un registro limpio muestra que las pantallas y el aislamiento están libres de vacíos y protrusiones significativos.
- Ensayo de tensión: 3,5 U0 durante 5 minutos según el ensayo de rutina de la IEC 60502-2. Confirma que el aislamiento soporta el sobreesfuerzo sin perforación.
Los ensayos de muestreo comprueban después el espesor del aislamiento, la excentricidad y, en el XLPE, el ensayo de alargamiento en caliente para la reticulación, mientras que el informe de ensayo de tipo cubre ensayos eléctricos y de envejecimiento más largos para la construcción. El artículo sobre ensayos de descargas parciales explica cómo se mide y se lee la DP, y la página de ensayos e inspección enumera lo que la mesa recoge por bobina.
Abastecer cable de MT con esto en mente
Las clases de tensión de la IEC 60502-2 van de 3,6/6 kV a 18/30 kV. El catálogo de planta asociada detrás de nuestra página de MT cubre clases de hasta 8,7/15 kV; las clases superiores se asignan a plantas con las líneas de extrusión, los puestos de ensayo apantallados y los informes de ensayo de tipo correspondientes. En cualquier pedido de MT, la mesa confirma:
- Clase de tensión y construcción: conductor, pantalla del conductor, espesor del XLPE, tipo de pantalla del aislamiento (adherida o pelable), pantalla metálica y cubierta.
- Cobertura del ensayo de tipo: un informe que cubra la misma clase de tensión y un rango de secciones comparable.
- Registros de rutina por bobina: descargas parciales, ensayo de tensión y resistencia del conductor.
- Accesorios: que los empalmes y terminaciones especificados para el proyecto se adapten al tipo de pantalla y a las dimensiones del cable.
El plazo del cable de MT depende de la reserva de cobre, los huecos de extrusión y los ensayos de rutina, y se confirma por escrito en cada pedido; consulte la página de MOQ y plazos de entrega. Envíe el listado de MT a través del formulario de cotización con los planos o la especificación de cable del cliente adjuntos.