Aplicaciones como el control de oleoductos en el Ártico, sistemas de transporte público, equipos mineros y militares, así como negocios de alimentos, bebidas y petroquímicos, requieren un funcionamiento continuo en entornos extremos. Por lo tanto, se deben utilizar cables altamente confiables para garantizar operaciones ininterrumpidas y seguridad. Uno de los requisitos clave es operar dentro de un rango de temperatura de -50 °C a +125 °C.
El cable debe utilizar material aislante de elastómero termoplástico (TPE), que tiene tres veces la flexibilidad a baja temperatura del cloruro de polivinilo (PVC), es resistente a los disolventes y al agua, tiene una excelente estabilidad ultravioleta (UV) y puede reciclarse para mejorar la sostenibilidad. El cable debe ser adecuado para condiciones exteriores adversas, como exposición al aire libre o enterramiento directo bajo tierra para acelerar la instalación.
El cable debe cumplir estrictos requisitos de UL y CSA y adoptar una estructura de múltiples pares y múltiples núcleos. Los usuarios pueden elegir el rendimiento del cable de bandeja (TC), del cable de bandeja de energía limitada (PLTC) o del cable de bandeja de turbina eólica (WTTC), así como varios blindajes contra interferencias electromagnéticas (EMI) y voltaje nominal para satisfacer una variedad de necesidades de aplicaciones.
Este artículo se centra en la estructura del cable Xtra Guard 4 de Alpha Wire, analizando las ventajas de rendimiento y desarrollo sostenible del uso de material aislante TPE. Este artículo explora cómo estos cables pueden simplificar la instalación en ubicaciones de alta dificultad y, finalmente, presenta brevemente cómo las fundas termorretráctiles como FIT-600 que cumplen con los estándares AMS-DTL-23053/1 Nivel 1 y Nivel 2 pueden mejorar el efecto de instalación de los cables Xtra-Guard 4.
Restricciones de PVC y soluciones de TPE
El PVC es un material aislante muy utilizado y de alto rendimiento, pero no es omnipotente. En algunas aplicaciones, como los cables utilizados en entornos extremos, es posible que el PVC no sea la mejor opción. En estas aplicaciones, el TPE es un material aislante útil que puede sustituir al PVC.
TPE resuelve los problemas medioambientales y de rendimiento relacionados con el PVC. El TPE puede ser una mejor opción en aplicaciones como oleoductos en el Ártico y control de sistemas de energía renovable, sistemas de transporte público, minería y equipos militares que pueden soportar temperaturas extremadamente bajas.
El TPE es esencialmente un material compuesto formado mezclando o copolimerizando un termoplástico duro y un polímero elástico blando, que puede lograr un rendimiento óptimo para aplicaciones específicas. La flexibilidad a baja temperatura del TPE utilizado en el cable Xtra Guard Flex 4 de Alpha Wire es tres veces mayor que la del PVC. Esta característica simplifica los trabajos de instalación y mantenimiento.
Algunas aplicaciones pueden soportar temperaturas extremadamente altas, como la desinfección y el lavado a alta temperatura en la industria de procesamiento de alimentos y bebidas, así como procesos petroquímicos específicos. El TPE tiene una temperatura de funcionamiento nominal de hasta +125 °C, lo que lo convierte en una excelente opción para mantener la estabilidad y confiabilidad en condiciones de alta temperatura. En comparación con las alternativas de PVC, el TPE puede resistir mejor diversos peligros, como disolventes, agua, aceite, rayos ultravioleta de la luz solar y fuego en diversas aplicaciones.
En última instancia, el ciclo de vida de cada sistema es limitado y el reciclaje y el desarrollo sostenible son factores clave que determinan si los equipos tienen impactos a largo plazo. Ésta es otra ventaja del TPE. Los halógenos como el cloro, el flúor y el bromo tienen una alta actividad. Un PVC típico tiene un contenido de cloro de aproximadamente el 29% en peso. Otras alternativas como el etileno propileno fluorado (FEP) y el politetrafluoroetileno (PTFE, comúnmente conocido como teflón) pueden tener un contenido de flúor de hasta el 76%.
Durante el uso normal, materiales como PVC, FEP y PTFE son inofensivos y muy útiles. Cuando se reciclan una vez finalizada su vida útil, estos materiales pueden convertirse en una fuente de compuestos nocivos y tóxicos. El TPE es un termoplástico, lo que significa que se puede fundir y remodelar repetidamente sin degradarse. El uso de material aislante TPE ayuda a reducir los residuos, ahorrar recursos y minimizar el impacto de la eliminación de residuos en el medio ambiente.
Optimizar el bloqueo
La EMI puede ser otro peligro ambiental que pueden sufrir los sistemas electrónicos, y el cable Xtra Guard 4 de Alpha Wire ofrece a los diseñadores tres opciones de blindaje para abordar las EMI de intensidad baja, media y alta (Figura 1).
En entornos con baja EMI, es apropiado elegir cables no blindados. Este tipo de cable tiene el diámetro más pequeño y el peso más ligero.
En condiciones EMI moderadas, el blindaje de papel de aluminio/poliéster es suficiente para hacer frente. En términos de rendimiento EMI, tamaño del cable y peso, el blindaje de lámina proporciona una solución intermedia. La barra colectora de cobre estañado simplifica la conexión a tierra del cable, mejorando así la eficacia del blindaje.
Cuando se trata de EMI de alta intensidad, los diseñadores pueden elegir el cable Supra Shield de Alpha, que utiliza una estructura combinada de aluminio/poliéster/lámina de aluminio y una estructura de capa de blindaje trenzada de cobre estañado para lograr una cobertura de alta densidad del 75 %. Supra Shield proporciona blindaje de alto rendimiento en todo el rango de frecuencia, lo que garantiza la integridad del sistema y al mismo tiempo mantiene la flexibilidad del cable para una fácil instalación.
Comparación del efecto de blindaje y la frecuencia entre Supra Shield y el blindaje de lámina de aluminio/poliéster
Figura 1: En comparación con el blindaje tradicional de papel de aluminio/poliéster, Supra Shield exhibe un rendimiento superior en todo el rango de frecuencia. (Fuente de la imagen: Alpha Wire)
Más opciones de estructura de cables
Los materiales aislantes y el blindaje son sólo dos aspectos de la estructura del cable. Además, existen conductores que forman el núcleo de los componentes del cable, utilizados para proporcionar la energía eléctrica y el flujo de información necesarios para el funcionamiento del sistema.
El cable Xtra Guard 4 ofrece opciones de diseño de múltiples núcleos y múltiples pares. Ambos tipos contienen múltiples cables dentro de una funda, pero su estructura y uso previsto son diferentes.
Se agrupan varios conductores independientes para formar un cable multinúcleo. Este tipo de cable es adecuado para aplicaciones generales como distribución de energía o cableado de control simple, y no es necesario considerar la integridad de la señal durante el diseño.
En el caso de varios pares de cables, los hilos se tuercen previamente y luego se integran en el cable. La torsión puede reducir el ruido y las interferencias, lo que hace que cada par de cables sea adecuado para aplicaciones de comunicación y transmisión de datos más rápidas (Figura 2).
Cable Alpha Wire Xtra Guard 4 que utiliza par trenzado (arriba) y múltiples cables independientes (abajo)
Figura 2: El cable Xtra Guard 4 ofrece múltiples pares trenzados (imagen superior) y múltiples conductores independientes (imagen inferior) para su selección. (Fuente de la imagen: Alpha Wire)
Las especificaciones de los conductores de los cables multipolares varían de 16 AWG a 24 AWG, con 2 a 40 conductores y una variedad de estructuras trenzadas, incluidas 16/30, 7/28 y 41/30. Las especificaciones de conductores para múltiples pares de cables son de 18 AWG a 24 AWG, con pares de cables que van del 1 al 19. Los métodos de torsión incluyen 16/30, 7/28, 7/30 y 7/32.