Cable eléctrico flexible con resistencia a agentes químicos externos.

Un cable eléctrico, que comprende un conjunto de núcleo y un conjunto de funda que rodea el conjunto de núcleo,

en el que:

el conjunto de funda incluye una funda (9) externa, una cinta (7) de metal dispuesta bajo la funda externa y revestida al menos parcialmente con una capa adhesiva, teniendo la cinta de metal bordes (10) opuestos superpuestos sellados entre sí mediante una capa adhesiva; e

incluyendo el conjunto de núcleo al menos dos conductores (2) trenzados entre sí y teniendo cada uno una capa (3) de revestimiento aislante y un sistema (5) de relleno dispuesto entre el conjunto de núcleo y el conjunto de funda, comprendiendo el sistema (5) de relleno:

10 una capa (5B) sólida externa con una forma sustancialmente cilíndrica que encapsula los al menos dos conductores y la porción flexible interna a lo largo de la mayor parte de la longitud del cable, en el que los al menos dos conductores están, al menos parcialmente, incrustados dentro de la capa sólida externa.

Cable elïctrico flexible con resistencia a agentes quïmicos externos Campo de la invenciïn La presente divulgaciïn se refiere, en general, a cables elïctricos y, mïs en particular, a cables de energïa elïctrica y control que son resistentes a agentes quïmicos externos y tienen una flexibilidad mejorada.

Antecedentes Los cables elïctricos comprenden generalmente uno o mïs conductores revestidos individualmente con materiales polimïricos semiconductores aislantes y rodeados de manera colectiva con capas protectoras de revestimiento, que tambiïn se fabrican de materiales polimïricos. Dependiendo de la aplicaciïn, tales cables pueden categorizarse como de tensiïn baja, tensiïn media o tensiïn alta. Normalmente, “tensiïn baja” significa una tensiïn de hasta 1 kV, “tensiïn media” significa una tensiïn desde 1 kV a 35 kV y “tensiïn alta” significa una tensiïn mayor de 35 kV.

Para los cables instalados en ambientes crïticos tales como, por ejemplo, refinerïas de petrïleo, pozos de petrïleo e instalaciones lejos de la costa, la permeabilidad de los revestimientos de cable polimïrico a la humedad y, en particular, a los productos quïmicos agresivos presenta un problema. Estos productos quïmicos pueden ser orgïnicos tales como, por ejemplo, hidrocarburos y disolventes. Tambiïn pueden ser inorgïnicos tales como, por ejemplo, ïcidos y bases. La penetraciïn en el interior de los cables por parte de los elementos quïmicos compromete el rendimiento de vida ïtil general de los cables en tïrminos tanto de propiedades mecïnicas como elïctricas.

De esta manera, los cables de energïa elïctrica y control que se exponen a los agentes quïmicos, tales como en aplicaciones de petrïleo, gas y petroquïmicas, deben ser adecuados para proteger nïcleos aislados contra el daïo provocado por tales productos quïmicos.

Una protecciïn convencional contra los elementos cïusticos es la colocaciïn de una funda de plomo en una posiciïn interna radial con respecto a la capa de revestimiento protectora externa, es decir, la cubierta externa. El plomo proporciona la capacidad de sellado hermïtico y se considera relativamente fïcil de extrudir en longitudes largas. Los cables de este tipo se conocen comercialmente, por ejemplo, como cables PILC de Tipo Sïlido de la Compaïïa Okonite.

Como alternativa, tambiïn se conocen fundas de aluminio (o cobre) corrugado soldado para permitir la protecciïn del cable. Las fundas de aluminio son relativamente ligeras, proporcionan la capacidad de sellado hermïtico y pueden servir como un conductor neutral cuando se colocan sobre cables elïctricos. Los cables de este tipo se conocen comercialmente, por ejemplo, como cables de Tipo CL-Xï de la Compaïïa Okonite.

En la siguiente descripciïn, se harï referencia a los cables que comprenden al menos una funda protectora de metal como “cables con funda de revestimiento de metal”.

La presencia de fundas de plomo o aluminio aïade un peso significativo a los cables elïctricos. Tales fundas tambiïn pueden hacer que los cables sean difïciles de doblar.

Para abordar la limitada flexibilidad de los cables con funda de revestimiento de metal, los instaladores de cables tienen varias opciones. Una opciïn es incrementar el radio de flexiïn alrededor del que se saca el cable de funda de revestimiento de metal. Sin embargo, este enfoque puede requerir el uso excesivo de mïs cable en general y no serïa posible en muchas circunstancias. Otra opciïn es instalar tiros de cable mïs cortos, empalmando entre sï las secciones mïs cortas para formar una forma y longitud deseadas del cable. Sin embargo, esta opciïn puede incrementar innecesariamente el tiempo de instalaciïn.

La Patente de Estados Unidos con Nï 7.601.915 desvela un cable elïctrico que comprende al menos un conductor, al menos una cinta metïlica revestida con al menos una capa adhesiva de revestimiento y al menos una capa de revestimiento que comprende al menos una poliamida o un copolïmero de la misma. En una posiciïn radialmente interna con respecto a la cinta de metal, puede proporcionarse una capa protectora de revestimiento fabricada de un material polimïrico expandido. En el caso de un cable tripolar, los intersticios entre los conductores aislados se rellenan con un material de relleno que forma una estructura continua que tiene una forma sustancialmente cilïndrica. El material de relleno se fabrica generalmente de mezclas elastomïricas o fibras de polipropileno y, mïs preferentemente, se fabrica de un material resistente al fuego.

El solicitante ha observado que la forma del relleno puede afectar al sellado apropiado de la cinta de metal revestida con la capa adhesiva. En particular, si el lïmite externo del material de relleno se desvïa sustancialmente de la circularidad, la cinta de metal revestida con la capa adhesiva puede no lograr un sellado apropiado o puede perder su sellado. La pïrdida de un sellado hermïtico en la cinta de metal puede poner en peligro la capacidad del cable para resistir la degradaciïn debida a agentes quïmicos externos. En particular, el solicitante ha descubierto que si los materiales fibrosos se usan como relleno, o el material de relleno es discontinuo, el relleno puede no conseguir o

mantener una forma sustancialmente cilïndrica, lo que lleva a un sellado inadecuado de la cinta de metal revestida con la capa adhesiva.

El solicitante tambiïn ha observado que, aunque usar un relleno sïlido, tal como uno fabricado de mezclas elastomïricas, puede ser adecuado para crear y mantener una forma cilïndrica, el uso de un relleno sïlido disminuirïa la flexibilidad del cable, lo que tambiïn es perjudicial.

Se conocen otras tïcnicas para rellenar los intersticios de un cable, pero no parecen proporcionar un equilibrio adecuado entre la necesidad de mantener la integridad del sellado de cinta de metal y mantener flexible el cable. Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos con Nï 4.707.569 desvela un cable multiconductor tal como un cable elïctrico, un cable de transmisiïn de seïal o cable de fibra ïptica, que incluye un nïcleo fabricado de una pluralidad de conductores aislados y una funda que rodea el nïcleo. El espacio vacïo se rellena con una pluralidad de rellenos de cuerdas de plïstico espumado entre el nïcleo y la funda y entre los conductores aislados. La cuerda es una cuerda compuesta formada de una cinta de tira delgada y una capa de plïstico espumado proporcionada de manera integral sobre la superficie de la cinta. La cinta sirve como un miembro de refuerzo y preferentemente se forma de un papel, una tela no tejida o una pelïcula de plïstico (por ejemplo de polipropileno, polietileno, polibuteno, poliïster o poliacetal) . Las cuerdas de relleno pueden usarse en conjunto con los rellenos convencionales tales como hilos de hendidura, cintas de papel y similares. De acuerdo con esta patente, se prefiere que al menos el 50 % del volumen de los espacios de relleno rellenados en el cable se ocupe mediante las cuerdas de plïstico espumado.

La Patente de Estados Unidos Nï 5.113.040 desvela un cable elïctrico flexible que incluye dos conductores de hebras protegidos con caucho. Dos conductores se unen entre sï con dos rellenos de cable para formar un conjunto de nïcleo. Cada relleno de cable incluye una hebra de caucho, que tiene una parte de soporte incrustada centralmente, que se fabrica de varios filamentos de plïstico de alta tracciïn sin hebras. Los conductores y los rellenos de cable del conjunto de nïcleo se rodean primero mediante un hilado que cubre una cinta de malla abierta.

La Patente de Estados Unidos Nï 3.590.141 se refiere, en una realizaciïn, a un cable que comprende una capa de material de plïstico que puede ser polietileno espumado o no espumado o similar y estï dispuesta entre los cables coaxiales y una capa de material higroscïpico. Una capa de material higroscïpico se fabrica de, por ejemplo, papel, tela textil, una mezcla de material de polïmero y un agente secante de secado o similar.

El solicitante se ha percatado de que estos enfoques conocidos para rellenar vacïos dentro de un cable multipolar no abordan el problema observado de la pïrdida de redondez en el lïmite externo del material de relleno, ni el de tener una regiïn de relleno completamente sïlida. Se necesita un diseïo para el material de relleno que evita estos inconvenientes y, por tanto, mantiene la integridad del sellado de cinta de metal y la flexibilidad del cable. Un cable elïctrico que tenga tal material de relleno deseado podrïa proporcionar de manera fiable resistencia contra agentes quïmicos externos, proporcionar una alta resistencia mecïnica y flexibilidad.

Para fines de la presente descripciïn... [Seguir leyendo]

1. Un cable elïctrico, que comprende un conjunto de nïcleo y un conjunto de funda que rodea el conjunto de nïcleo, en el que:

el conjunto de funda incluye una funda (9) externa, una cinta (7) de metal dispuesta bajo la funda externa y revestida al menos parcialmente con una capa adhesiva, teniendo la cinta de metal bordes (10) opuestos superpuestos sellados entre sï mediante una capa adhesiva; e incluyendo el conjunto de nïcleo al menos dos conductores (2) trenzados entre sï y teniendo cada uno una capa (3) de revestimiento aislante y un sistema (5) de relleno dispuesto entre el conjunto de nïcleo y el conjunto de funda, comprendiendo el sistema (5) de relleno:

una porciïn (5A) flexible interna, y

una capa (5B) sïlida externa con una forma sustancialmente cilïndrica que encapsula los al menos dos conductores y la porciïn flexible interna a lo largo de la mayor parte de la longitud del cable, en el que los al menos dos conductores estïn, al menos parcialmente, incrustados dentro de la capa sïlida externa.

2. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 1, en el que la porciïn flexible interna del sistema de relleno incluye a) elementos fibrosos; b) varillas flexibles o c) una combinaciïn de a) y b) .

3. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 2, en el que los elementos fibrosos a) rellenan al menos parcialmente volïmenes entre los conductores aislados y la capa externa sïlida.

4. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 2, en el que los elementos fibrosos a) estïn fabricados de un material seleccionado entre papel, nailon, poliïster, aramida de polipropileno y compuestos de los mismos.

5. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 2, en el que las varillas flexibles b) se incrustan en los elementos fibrosos a)

o en la capa externa sïlida del sistema de relleno.

6. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 2, en el que las varillas flexibles b) pueden fabricarse de un material seleccionado a partir de polïmero espumado, caucho de silicona, poliestireno, polietileno clorosulfonado y mezclas de los mismos.

7. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 1, que comprende ademïs una primera capa de revestimiento dispuesta entre la cinta de metal y la capa sïlida externa del sistema de relleno, comprendiendo la capa de revestimiento material polimïrico expandido.

8. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 6, que comprende ademïs una segunda capa de revestimiento, dispuesta entre la cinta de metal y la funda externa, comprendiendo la segunda capa de revestimiento al menos una poliamida

o un copolïmero de la misma, en el que la segunda capa de revestimiento estï en contacto con la capa adhesiva que recubre la cinta de metal.

9. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 7, que comprende ademïs una funda protectora situada de manera radialmente externa con respecto a la segunda capa de revestimiento.

10. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 1, en el que la porciïn flexible interna comprende aproximadamente un 50 % del sistema de relleno.

11. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 1, en el que la porciïn flexible interna comprende entre aproximadamente el 30 % y aproximadamente el 70 % del sistema de relleno.

12. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 1, que comprende ademïs una primera capa de revestimiento semiconductora situada de manera radialmente interna con respecto a la capa de revestimiento aislante y una segunda capa de revestimiento semiconductora situada de manera radialmente externa con respecto a la capa de revestimiento aislante.

13. El cable elïctrico de la reivindicaciïn 12, que comprende ademïs una pantalla que comprende cables conductores de electricidad enrollados en espiral y dispuestos alrededor de la capa de revestimiento semiconductora situada de manera radialmente externa con respecto a la capa de revestimiento aislante.

14. Un cable resistente a la degradaciïn debida a agentes quïmicos externos, que comprende, desde el interior al exterior

al menos dos conductores (2) ; un sistema (5) de relleno que tiene una porciïn (5A) interna y una porciïn (5B) externa, siendo flexible la porciïn interna y comprendiendo elementos discretos y no continuos, siendo la porciïn externa un material sïlido y continuo que rodea la porciïn interna y que incrusta, al menos parcialmente, los al menos dos conductores, teniendo la porciïn externa una secciïn transversal circular;

un material polimïrico espumado formado alrededor y conformado por la porciïn externa sïlida del sistema de relleno de dos partes; una cinta (7) de metal ubicada alrededor y conformada por el material polimïrico espumado, teniendo la cinta de metal bordes (10) longitudinales y superpuestos adheridos entre sï;

un revestimiento (8) polimïrico que rodea la cinta de metal; y una funda (9) externa que envuelve el revestimiento polimïrico.

15. Un procedimiento para fabricar un cable elïctrico que tiene un sistema (5) de relleno, que comprende:

disponer una pluralidad de conductores aislados longitudinalmente; situar elementos discretos y no continuos al menos parcialmente dentro de intersticios entre los conductores

aislados como una porciïn (5A) interna del sistema (5) de relleno; enrollar un aglutinante alrededor de la porciïn (5A) interna para formar una porciïn interna unida; extrudir una capa sïlida continua de material alrededor de la porciïn interna unida como una capa (5B) externa del sistema (5) de relleno, incrustando el procedimiento de extrusiïn al menos parcialmente la pluralidad de conductores aislados dentro de la capa externa;

aplicar un material polimïrico expandido como una primera capa de revestimiento alrededor de la capa sïlida externa del sistema de relleno; plegar y sellar una cinta (7) de metal externa con respecto a la primera capa de revestimiento; y formar una funda (9) externa que es externa con respecto a la cinta (7) de metal.