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Space for 3M Montage
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Tecnologas y Materiales
SolucionesPara la Distribucin y Alimentacin Elctrica
Empalmes y Terminaciones para cables de Media Tensin
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A que llamamos Media Tensin?
Baja Tensin: < 1,5 kV
Media Tensin: > 1,5 kV
< 50 kV
Alta Tensin: > 50 kV
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Cables de Media Tensin
Cmo comenzamos?
Conductor
Aislamiento
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Conductor
Transmite la corriente elctrica a travs del cable
Mayor corriente => Mayor seccin calibre Solidos o trenzados (cableados)
Trenzado ms delgado => Mayor flexibilidad
SECCION
(AWG/mm2)
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Materiales del conductor
Costo
Peso
Conectividad
Conductividad
Elctrica
ALUMINIOCOBRE
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Aislamiento
AISLA!!!!
Evita fugas de corriente hacia fuera del conductor
CLAVE: Temperatura de Operacin
Operacin continua: 90C
Sobrecarga: 130C
Cortocircuito: 230C
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Materiales del aislamiento
Resist. Ionizacin
Costo
Resist. Humedad
Resist. Hidrocarburos
Flexibilidad
Polietileno
reticulado
Caucho etileno
propilenoComposicin qumica
XLPEEPR
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Espesor del Aislamiento
Nivel de Aislamiento:
100 %
Nivel de Aislamiento:
133 %
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Espesor del aislamiento
Se define tambin de acuerdo a la proteccin del
sistema y al tiempo que tarda en eliminar una falla atierra:
Nivel 100 % - Menos de 1 minuto
Nivel 133 % - Menos de 1 hora Nivel 173 % - Indefinidamente
Otras normas hablan de:
Cat. I Menos de 15 minutos
Cat. II Menos de 8 horas
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Cables de Media Tensin
AISLACINDESCARGAS
CORONA
CONDUCTOR
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El AIRE lleva la PEOR PARTE!!!!
5000 VAire K=11 cmE (aire) = 5000 V/cm
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El AIRE lleva la PEOR PARTE!!!!
10000 V
Aire K=11 cmE (aire) = 7500 V/cm
Aislante K=31 cmE (aisl.) = 2500 V/cm
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El AIRE lleva la PEOR PARTE!!!!
15000 V
Aire K=11 cmE (aire) = 9000 V/cm
2 cm Aislante K=3E (aisl.) = 6000 V/cm
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Cables de Media Tensin
AISLACINDESCARGAS
CORONA
CONDUCTOR
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Cables de Media Tensin
CAPA SEMICONDUCTORA INTERNA
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Que es un material semiconductor?
Conduce, pero no mucho
Generalmente material plstico con agregados decarbono
Cables modernos
CLAVE:
El fabricante del cable debe quitar TODO EL AIRE entre
el aislamiento y la capa semiconductora!!!
EL AIRE LLEVA LA PEOR PARTE!!!!!
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LINEAS DE FLUJO ELECTRICO
CABLE SINPANTALLA
ALTA CONCENTRACIONDE CAMPO
Cables de Media Tensin
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CAPA SEMICONDUCTORA EXTERNA
PANTALLAMETALICA
DISTRIBUCION DECAMPO UNIFORME
Cables de Media Tensin
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Funciones de la Pantalla metlica
Contener al campo elctrico dentro del cable,
uniforme e invariable Evitar las radiointerferencias
Conducir las corrientes de cortocircuito
Generar una referencia de tierra alrededor del cable
de media tensin
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Diversas Configuraciones de Pantalla
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CUBIERTA
Cables de Media Tensin
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Funciones de la Cubierta
Proteccin Mecnica
Abrasin, golpes
Proteccin contra agentes en el suelo
Humedad, compuestos qumicos
Proteccin contra rayos UV
Materiales:
PVC Polietilenos
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Unipolares y Tripolares
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Empalmes
para
Cables de Media Tensin
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Por que Empalmar un Cable de Media Tensin??
El largo suministrado no es el suficiente para cubrir
la longitud requerida (se acaba la bobina) Fallas del Cable
El cable resulta daado luego de la instalacin
Una derivacin sobre un cable existente
AHORRAR DINERO!!!!
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Funciones de un Empalme de Media Tensin Controlar el campo elctrico en el rea del conector
Aislar entre tensin y tierra Clave: INTERFAZ!!!!
Mantener la continuidad de la pantalla metlica
Proveer proteccin contra impactos y humedad
Asegurar una duracin de 30/40+ aos
Proveer resistencia a suelos cidos o alcalinos, UV, etc.
Amplio rango de temperaturas
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INTERFAZ de un empalme
SUPERFICIE de SEPARACION entre el aislamiento del cable y elmaterial aislante del empalme
Soporta TODA la tensin Fase-Tierra No puede admitir campos elevados
No puede admitir contaminantes, humedad, AIRE
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Empalme de Media Tensin - Pasos ms importantes
Preparacin adecuada Uso de un conector adecuado
Recuperar la aislacin Recuperar el blindaje (o pantalla)
Recuperar la proteccin mecnica
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APANTALLAMIENTO SEMICONDUCTIVO
EJEMPLO
EMP. DE
CINTAS
EMP. MOLDEADO
ELECTRODO CONDUCTIVO
APANTALLAMIENTO CAPACITIVO (HI-K)
(Efecto Jaula de Faraday)
EMPALMETERMOCONT.EJEMPLO
EJEMPLO
Pantalla del Conductor Mtodos comunes
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CINTA DE
CAUCHOEPR
CAUCHO DE SILICONACONTRAIBLE EN FRIO
CAUCHOEPDM
MOLDEADODESLIZANTE
EVA TERMO-CONTRAIBLE
Recuperar el aislamiento Mtodos comunes
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Mtodos msComunes
EMPALMETERMOCONT.
EMPALME DE CINTAS EMPALME MOLDEADO
CintaSemiconductora Cubierta Semiconductora
Moldeada Integral
Tubo Semiconductor TC
Reemplazo de la Semiconductora Externa
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Cinta deCobre Estaado
Manga de Pantalla(o Media Metlica)
Alambres del Neutro(originales de los cables)
Tira de Tierra
Reemplazo de la Pantalla Metlica
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Resina
ArmorcastProtecc. Mecnica
Caucho MoldeadoSemiconductor
Cintas de Caucho y Vinilo
Contraible en Fro
Termocontrable
Recuperacin de la Cubierta Mtodos Comunes
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Tecnologas de Empalme en MT
CINTAS
Reconstruccin del cable utilizando diferentes cintas Se requiere afilado de la aislacin primaria (punta de lpiz)
Aplicacin universal para
todas las secciones de cable Puede usarse hasta
tensiones de 110 kV
Mano de obra intensivo La calidad depende de la
habilidad del operador
3M M d El i
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Empalme Encintado
3M M d El t i
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3M Mercados Elctricos
Empalme Encintado
3M Mercados Elctricos
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Comportamiento de la Interfaz
Garantizada por la elasticidad de la cinta (con un
adecuado estiramiento durante la aplicacin) y por el
espesor de la misma
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Comportamiento de la interfaz
Campo elctrico reducido gracias al encintado
ahusado, que aumenta gradualmente el dimetro
de la capa semiconductora externa
Altamente dependiente de la mano de obra
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Punta de Lpiz. Por que?
80 20
Aislacion Conductores Aislacion
8020
Primaria Primaria
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44 3M 2007. All Rights Reserved.
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Punta de Lpiz - Motivo 1: No dejar burbujas de aire
Aislacin Conductor
Cinta #23 Unin
Al encintar sobre el ngulo recto que
forma la aislacin con el conductor,es muy difcil asegurarse de no dejarburbujas de aire
La punta de lpiz elimina los
ngulos rectos y permite evitarla formacin de burbujas de
aire
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Punta de Lpiz - Motivo 2: Presin sobre la interfaz
Aislacin Conductor
Cinta #23 Unin
Aunque se encinte perfectamente y
no quede aire encerrado, toda lapared vertical es una zona donde lacinta no hace presin, y la interfaz noes buena. Se genera una zona dbilen el propio encintado, que soporta
toda la tensin si la interfaz falla
La punta de lpiz asegura que
todos los sectores de lainterfaz tendrn una adecuada
presin y por tanto un mejor
funcionamiento
ZONA DEBIL
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46 3M 2007. All Rights Reserved.
Punta de Lpiz - Motivo 3: Desplazamientos internosSeguramente muchas veces habrn notado (o les habr pasado) que un cable se corta a una
determinada longitud, y cuando se lo mueve un poco, el conductor comienza a sobresalir, movindoserespecto de la aislacin. Esos son desplazamientos internos del cable, que pueden ocurrir incluso
dentro del empalme, sin que nos demos cuenta, y no hace falta que sean grandes para causarproblemas. Con un par de milmetros (o incluso menos) alcanza!!!
ANTES
DESPUES
SIN punta de lpiz, el espacio abierto por eldesplazamiento solo puede ser cubierto en formaparcial por la cinta, dando lugar a burbujas de aire
CON punta de lpiz, la presin de la cinta rellenatotalmente el espacio vaco generado por eldesplazamiento, y no se forman burbujas
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Tecnologas de Empalme en MT
CINTAS
Reconstruccin del cable utilizando diferentes cintas
Se requiere afilado de la aislacin primaria (punta de lpiz)
Aplicacin universal para
todas las secciones de cable Puede usarse hasta
tensiones de 110 kV
Mano de obra intensivo La calidad depende de la
habilidad del operador
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48 3M 2007. All Rights Reserved.
Tecnologas de Empalme en MT
TERMOCONTRAIBLE
En general se instala contrayendo varios tubos de distinta
composicin por separado
Instalacin con esfuerzo reducido
Amplio rango de aplicacin
No es posible el ensayo previo
Se requiere llama abierta
Varias partes
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49 3M 2007. All Rights Reserved.
Empalmes Termocontraibles
Cuerpo de Partes Mltiples
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50 3M 2007. All Rights Reserved.
Empalmes Termocontrables
Comportamiento errtico de la interfaz
Una vez contrado, los tubos no ejercen presin
El empalme no acompaa dilataciones y contracciones
del cable por cambios de carga/temperatura Posibilidad de ingreso de humedad y contaminantes
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Utilizacin de Fuego/Calor
Herramienta adicional
Soplete Pistola de aire caliente
Riesgo de daos al cable
Riesgo de daos al propio empalme
Riesgo de seguridad para el operador
Necesidad de aplicar calor uniformemente
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52 3M 2007. All Rights Reserved.
Necesidad de aplicar calor uniformemente
CABLE CABLE
CALOR UNIFORME
CABLE CABLE
CALOR NO UNIFORME
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53 3M 2007. All Rights Reserved.
Tecnologas de Empalme en MT
TERMOCONTRAIBLE
En general se instala contrayendo varios tubos de distinta
composicin por separado
Instalacin con esfuerzo reducido
Amplio rango de aplicacin
No es posible el ensayo previo
Se requiere llama abierta
Varias partes
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54 3M 2007. All Rights Reserved.
Tecnologas de Empalme en MT
SLIDE-ON (PUSH-ON)
Posibilidad de cuerpo de empalme de una sola pieza
Partes pre-moldeadas
Se reduce el esfuerzo en la
instalacin Secciones pequeas
Partes pre-ensayadas
Se requiere espacio parapreposicionar el cuerpo
Rango de aplicacin limitado
3M Mercados Elctricos
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55 3M 2007. All Rights Reserved.
ELECTRODO SEMICONDUCTOR
(Reemplaza la
capa semiconductora interna)
CAPA AISLANTE
(Reemplaza
el aislamiento del cable)
CUBIERTA SEMICONDUCTORA
(Reemplaza la capa semiconductora externa
y la cubierta)
Empalme premoldeado de una pieza
3M Mercados Elctricos
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56 3M 2007. All Rights Reserved.
Longitud de la interfaz Empalme premoldeado
Demasiado Larga
Longitud Excesiva del empalme
Elevada Fuerza de Instalacin
Aumento de Costos
Demasiado Corta
Campo elctrico inaceptable
Baja Confiabilidad
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C
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Parmetros de diseo Campo Elctrico
El mximo valor del campo elctrico en el cuerpo del empalme, no deber ser
mayor al mximo valor del campo elctrico en el propio cable (E2 < E4).
El mximo valor del campo elctrico en la interfaz, debe ser menor a la mitad delmximo valor del campo elctrico sobre la pantalla del conector (E3 > 0.5 E1).
El mximo valor del campo elctrico sobre la pantalla del conector, debe ser
aproximadamente igual a dos tercios del mximo valor del campo elctrico en el
propio cable (E1 = 0.67 E4).
PANTALLA DEL AISLAMIENTO
AISLAMIENTO DELCABLE
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E f l i t f E l 25 kV
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Esfuerzo en la interfaz Empalme 25 kV
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Di t ib i d l E l t i 15 kV
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59 3M 2007. All Rights Reserved.
Distribucin del campo Empalme tpico 15 kV
E1 mximo gradiente sobre el electrodo semiconductor 41,7 V/mil
E2 mximo gradiente en el extremo del electrodo semiconductor 57,1 V/milE3 mximo gradiente sobre la interface 21,7 V/mil
E4 mximo gradiente en la aislacin del cable 72,0 V/mil
3M Mercados Elctricos
E i i i i t
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60 3M 2007. All Rights Reserved.
Espacio para preposicionamiento
3M Mercados Elctricos
Ej l d E l M ld d P h O
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61 3M 2007. All Rights Reserved.
Ejemplos de Empalmes Moldeados Push-On
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Proteccin Exterior
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Sin Cubierta Exterior
Cubierta Contrable en Fro Cubierta Termocontrable
Proteccin Exterior
3M Mercados Elctricos
Tecnologas de Empalme en MT
7/27/2019 Aisladores Lineas Media Tension
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63 3M 2007. All Rights Reserved.
Tecnologas de Empalme en MT
SLIDE-ON (PUSH-ON)
Posibilidad de cuerpo de empalme de una sola pieza
Partes pre-moldeadas
Se reduce el esfuerzo en la
instalacin
Secciones pequeas
Partes pre-ensayadas
Se requiere espacio parapreposicionar el cuerpo
Rango de aplicacin limitado
3M Mercados Elctricos
Tecnologas de Empalme en MT
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3M 2007. All Rights Reserved.
Tecnologas de Empalme en MT
CONTRAIBLE EN FRIO
Combinacin de las ventajas de slide-on y termocontrable
Posibilidad de cuerpo de
empalme de una sola pieza
Partes premoldeadas
Instalacin simple y fcil
Amplio rango de aplicacin
Partes pre-ensayadas No requiere herramientas
3M Mercados Elctricos
Empalmes Contrables en Fro
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3M 2007. All Rights Reserved.
Empalmes Contrables en Fro
3M Mercados Elctricos
Distintos tipos
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Distintos tipos...
Tecnologa de Fabricacin
Moldeados
Extrudos
Sistema de control del campo elctrico
Materiales de alta constante dielctrica Sistemas geomtricos
Numero de partes
Integrales (una sola pieza)
Dos o ms piezas
3M Mercados Elctricos
Control de campo de alta constante dielctrica
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Control de campo de alta constante dielctrica
CAPA SEMICONDUCTORA CAPA AISLANTE DE ALTA CONSTANTE DIELECTRICA
ELECTRODO SEMICONDUCTOR
3M Mercados Elctricos
Control de campo de alta constante dielectrica
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Control de campo de alta constante dielectrica
E1 = 1,45 kV/mm Mximo campo elctrico en el rea del conector
E2 = 1,66 kV/mm Mximo campo elctrico en la aislacin
E3 = 2,07 kV/mm Mximo campo elctrico en el borde de la capasemiconductora
E4 = 2,32 kV/mm Mximo campo elctrico en la aislacin del cable, debajo de lacapa semiconductora
3M Mercados Elctricos
Control de campo de alta constante dielectrica (2)
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3M 2007. All Rights Reserved.
Control de campo de alta constante dielectrica (2)
Control de Campo Alta-K
NucleoCapa semicond. externaAislacin
Electrodo
3M Mercados Elctricos
Control de campo de alta constante dielectrica (2)
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3M 2007. All Rights Reserved.
Control de campo de alta constante dielectrica (2)
Capa Semicond.
Aislamiento
Primario Alta-K
Reemplaza la pantalladel aislamiento
Reemplaza elaislamiento primario
Control de campoen la interfaz
3M QS 200 24kV I DN 16 06-06 1-A
Electrodo
Genera una jaula deFaraday sobre el
conector
3M Mercados Elctricos
Control de campo de alta constante dielectrica (2)
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3M 2007. All Rights Reserved.
Control de campo de alta constante dielectrica (2)
10%
50%
90%
Conductor 100%
Capa Semicond. Externa (Cable)
Lineas Equipotenciales
ElectrodoAislamiento (Empalme)
Aislamiento del cable
Conector
Capa de Alta-K
Capa Semicond. Ext. (Emp.)
3M Mercados Elctricos
Control de Campo Geometrico
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3M 2007. All Rights Reserved.
Co t o de Ca po Geo et co
Diseo patentadodel electrodo
Aislacin
Pantalla exterior
Cuerpos de empalme100% ensayados enfbrica para una
mxima confiabilidad
Diseo de unasola pieza Cuerpo de silicona
provee excelentes
propiedades elctricas
3M Mercados Elctricos
Control de Campo Geomtrico
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p
Aislacin biseladaen el inicio del cono
minimiza el esfuerzoelctrico
Diseo nico del extremo del electrodo
minimiza el esfuerzo elctrico
Excelente sello entre
cable y empalme
Recorte en el extremo del electrodoubica la zona de mayor esfuerzoenteramente en la aislacin del empalme
Menor esfuerzo elctrico en lainterface
3M Mercados Elctricos
Control de Campo Geomtrico
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E1 mximo gradiente sobre el electrodo semiconductor 31,1 V/mil
E2 mximo gradiente en el extremo del electrodo semiconductor 36,3 V/milE3 mximo gradiente sobre la interface 12,7 V/mil
E4 mximo gradiente en la aislacin del cable 72,0 V/mil
p
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Por qu un empalme de Caucho de Siliconas?
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q p
Adems de su resistencia al contorneoy al envejecimiento por accin ambiental,
el Caucho de Siliconas cuenta con:
Propiedades Elsticas a Largo Plazo Para ptimo funcionamientocomo Contrable en Fro
Estabilidad de Propiedades Elctricas Para mantener suspropiedades desde el almacenamiento expandido hasta la instalacinfinal
Flexibilidad a Baja Temperatura Para adecuada instalacin a baja
temperatura ambiente Clase de Temperatura Elevada - Clase H (180 C)
3M Mercados Elctricos
Empalme Contrable en Fro de Caucho de Silicona
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Tiempo de almacenamiento (Meses)
5
10
15
1 8 12 16 24 362 40
6
Deformacin
Permanente(%)
pVida en Bodega
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Empalme Contrable en Fro de Caucho de Silicona
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Comportamiento a bajas temperaturas
1 10 30
Tiempo
(min)
Diametro(mm)
0 0,5 5 15
Dimetro interior sobre el ncleo
Mximo rango de aplicacon del cuerpo
Dimetro interior nominal del cuerpo
Mnimo rango de aplicacin del cuerpo
-20C
+20C
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Comportamiento de la interfaz
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1076Despues de la estabilizacinde Ciclos Trmicos 130C
9933
Despues de la estabilizacin
de Ciclos Trmicos 90C
10541Despues de la estabilizacinde Ciclos Trmicos a 75C
1077Despues del 1er. CicloTrmico a 130C
9438Despues del 1er. CicloTrmico a 90C
10649Despues del 1er. CicloTrmico a 75C
Contraible en FrioPush-OnTipo de Empalme
Porcentaje de la presin residual en la interfaz parael empalme contrable en fro vs. el empalme push-on
3M Mercados Elctricos
Instalacin Tpica
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3M Mercados Elctricos
Instalacin Tpica (Cont.)
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3M Mercados Elctricos
Sistema de Aseguramiento de Calidad
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0
510
15
20
2530
35
40
0 1 2 3 5 6 t (min.)
Tens
in(kV)
* 1 pC
Ensayos de Manufactura
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Empalmes Contrables en Fro
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Cuerpo de Caucho de Siliconas
Una sola pieza
Excelentes propiedadesdielctricas
Aplicacin a baja temperatura
100 % probados durante la
fabricacin
Disponible para todo tipo de
cables y conectores
Contrable en Fro
Construccin multi-capa
Instalacin simple, segura yrpida
No requiere herramientas
Menos costos de instalacin
Menos sensible a la mano de
obra
Amplios rangos de aplicacin
La presin radial permanente
provee un sello ptimo entre
cable y empalme
Alta confiabilidad
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Empalme Contrable en Fro Multipieza
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3M Mercados Elctricos
Avances en la tecnologa Contrable en Fro
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Cable C (Principal)
Cable A (Derivado)
Cable B (Principal)
3M Mercados Elctricos
Avances en la tecnologa Contrable en Fro
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EMPALMES DERIVACIN EN MEDIA TENSION
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Terminacionespara
Cables de Media Tensin
3M Mercados Elctricos
Campo Elctrico en un cable de Media Tensin
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LINEAS DE FLUJO ELECTRICO
3M Mercados Elctricos
Campo Elctrico en un Cable de Media Tensin
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LINEAS EQUIPOTENCIALESLINEAS DE FLUJO
ELECTRICO
3M Mercados Elctricos
Definicin:
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Hacer una terminacin en un cable con pantalla significa:
Discontinuar, o darle fin a la pantalla de la
aislacin.
3M Mercados Elctricos
Terminaciones de acuerdo a la norma IEEE Std. 48
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90
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Las Terminaciones de Clase 1 deben tener:
Control de Campo Elctrico en el corte de la capa
semiconductora.
Aislamiento contra Corrientes de Fuga (Tracking) Sello de Proteccin contra el Medio Ambiente
3M Mercados Elctricos
Concentracin de Campo en el Corte de la Pantalla
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LINEAS DE FLUJO ELECTRICO
3M Mercados Elctricos
Concentracin de Campo en el Corte de la Pantalla
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LINEAS EQUIPOTENCIALES
3M Mercados Elctricos
Dao en un cable sin Control de Campo
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CAPA SEMICONDUCTORA REMOVIDA(Para Claridad Visual)
3M Mercados Elctricos
Mtodo Geomtrico
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Este mtodo consiste en extender la pantalla e
incrementar gradualmente el espesor de la aislacin, alcual se le da una forma geomtrica cnica. Tambin
conocido como Cono de Alivio.
3M Mercados Elctricos
Mtodo Geomtrico
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LINEAS DE FLUJO ELECTRICO
3M Mercados Elctricos
Mtodo Geomtrico
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3M 2007. All Rights Reserved.
LINEAS EQUIPOTENCIALES
3M Mercados Elctricos
Metodo Resistivo
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Consiste en amortiguar el campo electrico mediante
un tubo semiconductor
Habitualmente tecnologa termocontrable
Riesgo de falla por instalacin fallida
3M Mercados Elctricos
Metodo Elctrico o Capacitivo (High-K)
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Este mtodo incorpora un tubo de caucho moldeado
cuyo material es de alta constante dielctrica (K).
El control de esfuerzo se logra con la refraccin del
campo elctrico. Esta refraccin es causada por la
diferencia de los valores de K de las capas
dielectricas.
3M Mercados Elctricos
Constante Dielctrica (K):
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Es una medida de la capacidad de un material para
almacenar carga elctrica
Aire --------------------------------------- 1
Aislacin del cable ------------------- 3 Cinta Scotch 23 ----------------------- 3
Material de alta-K -------------------- 30
3M Mercados Elctricos
Material de Alta K
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100
3M 2007. All Rights Reserved.
3M Mercados Elctricos
Ejemplo: Ley de Refraccin de Snell
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101
3M 2007. All Rights Reserved.
3M Mercados Elctricos
Mtodo de Alta-K
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3M 2007. All Rights Reserved.
LINEAS DE FLUJO ELECTRICO
3M Mercados Elctricos
Mtodo de Alta-K
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3M 2007. All Rights Reserved.
LINEAS EQUIPOTENCIALES
3M Mercados Elctricos
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3M 2007. All Rights Reserved.
TERMINACION
CON CONTROL
GEOMETRICO
TERMINACION
CON CONTROL
DE ALTA-K
3M Mercados Elctricos
Avances en los materiales de Alta-K
Concentracin de campo en el borde de la capa semiconductora
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105
3M 2007. All Rights Reserved.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Distancia desde el borde de la capa semiconductora (mm)
CampoE
lctrico(V/mm
)
Tecnologa AnteriorNueva Tecnologa
3M Mercados Elctricos
Avances en los materiales de Alta-K
Factor de Disipacin vs. Esfuerzos Elctricos
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02468
10121416
182022
0 5 10 15 20 25 30 35
Campo Elctrico (Volts/mil)
FactordeDisipacin
Tecnologa Anterior
Nueva Tecnologa
3M Mercados Elctricos
Terminaciones de acuerdo a la norma IEEE 48-1990
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3M 2007. All Rights Reserved.
Las Terminaciones de Clase 1 deben tener:
Control de Campo Elctrico en el corte de la capa
semiconductora.
Aislamiento contra Corrientes de Fuga (Tracking) Sello de Proteccin contra el Medio Ambiente
3M Mercados Elctricos
Principales Factores Ambientales que Causan la
Degradacin de la Superficie del Material
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3M 2007. All Rights Reserved.
g p
Contaminacin ambiental
Radiacin ultravioleta (solar)
Llovizna o niebla
La interaccin de los anteriores llevar altracking y/o erosin y eventualmente causar
arcos o la ruptura del aislante
3M Mercados Elctricos
Sunshine Frost
UVCosmic Rays Temperature
Rise: ChemicalDegradationAcceleated
Rapid Changes
In TemperatureDifferentialThermal
E pansion
Dew, orLight Rain
Heavy Rain
May Clean
SurfacesSurface
Degradation
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3M 2007. All Rights Reserved.
Expansion
Increased
Crazing and CrackingGreater Absorption of Contamination
Chemical Degradation
Rapid ChangesIn Temperature
DifferentialThermal
Expansion
Carbon ParticlesDust
Abrasion
ElectricStress
Surface ContaminationHydophobicity Affected
Soluble MatterSO , NH , NO
Salt Spray
Surfacing ConductionHeating & Evaporation
Dry Band Formation
StressConcentration
Surface DischargesHydrofillic
Chemical DegradationTo Carbon
Electron & IonBombardment
Erosion
Surface Wets -Hydrofillic
TRACKING
Flashover
SurfaceWets
HighRelativeHumidity
MayReduce
FlashoverVoltage
AcrossInsulators
Fog
g
2 3 2
r tan
3M Mercados Elctricos
Duracion de Aislaciones Polimricas
La duracin de una aislacin plstica o polimrica
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3M 2007. All Rights Reserved.
La duracin de una aislacin plstica o polimricadepende de los climas en el lugar de la instalacin.
El proceso de envejecimiento es muy complejodebido a la interaccin de muchos procesos.
Las fallas se producen por el envejecimientocausado por los efectos del medio ambiente.
3M Mercados Elctricos
Degradacin Superficial o Tracking
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3M 2007. All Rights Reserved.
Es la degradacin irreversible de la superficiede un material debido a la formacin de
caminos conductivos de carbono.
3M Mercados Elctricos
Degradacin Superficial o Tracking
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3M 2007. All Rights Reserved.
Componentes
producidosa partir de
compuestos
orgnicos
Alto Contenido de Carbono
3M Mercados Elctricos
Resultados del Tracking
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3M 2007. All Rights Reserved.
3M Mercados Elctricos
Condiciones Necesarias para el Tracking
Contaminacin
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3M 2007. All Rights Reserved.
Contaminacin
Partculas que se encuentran en la intemperie
Substancias Qumicas
Sal
Humedad
Neblina, Condensacin
Lluvia
Tensin
3M Mercados Elctricos
Formas de Controlar el Tracking
Incrementar la distancia entre el conductor de alta
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3M 2007. All Rights Reserved.
Incrementar la distancia entre el conductor de altatensin y tierra
Campanas corta-aguas Materiales resistentes al tracking
Porcelana
Silicona Vidrio
Rellenos inorgnicos aadidos al caucho
3M Mercados Elctricos
La Silicona y su Resistencia al Tracking
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3M 2007. All Rights Reserved.
La silicona es, en su mayor parte, inorgnica, por
lo tanto, cualquier posible erosin debido a una
descarga elctrica no forma caminos conductivos
de carbono.
3M Mercados Elctricos
La resistencia superficial
se reduce al mojarse
Formacin de Descargas
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3M 2007. All Rights Reserved.
se reduce al mojarse
BANDAS SECAS
DESCARGAS
ELECTRICAS
(Generadas en lasBandas Secas)
(Areas de mayor
Resistencia Superficial
&
Concentracin del
Gradiente de Tensin)
3M Mercados Elctricos
Hidrfugo vs. Hidrfilo
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3M 2007. All Rights Reserved.
3M Mercados Elctricos
Hidrfugo vs. Hidrfilo
HIDROFUGO HIDROFILO
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3M 2007. All Rights Reserved.
Ang. de Contacto > 90o
El agua tiende a formar
gotas No a mojar la
superficie
SILICONA
Ang. de Contacto < 90o
El agua tiende a
esparcirse y a mojar
toda la superficie
EVA, Porcelana, EPR
3M Mercados Elctricos
Recuperacin de la Hidrofobia
La exposicin continua a condiciones extremas
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3M 2007. All Rights Reserved.
La exposicin continua a condiciones extremas
Campos Elctrico intenso
Concentraciones de Ozono
Radiacin UV elevada
Contaminacin
Condensacin de humedad
Corrientes de fuga elevadas
Generarn la disminucin de las caractersticashidrofbicas de cualquier material
3M Mercados Elctricos
Recuperacin de la Hidrofobia en la Silicona
Sin embargo, estas condiciones cambian,,,
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3M 2007. All Rights Reserved.
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40
Horas de Recuperacin
Angulo
deContacto
(Grados)
Cuando se la
retira de estascondiciones
severas, el
Caucho de
Siliconasregenerar su
carcter
hidrfugo
(Basado en un estudio realizado en cooperacin
con la Universidad Estatal de Arizona - USA)
3M Mercados Elctricos
Original Envejecido Aos
P l A 62 40 10
Angulos de Contacto
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3M 2007. All Rights Reserved.
Porcelana A 62 40 10B N/A 30 16
C 60 40 20
EPDM A 95 62 6B 95 0 17
C 95 80 2
Silicona A 100 103 8
B 103 128 7C 100 105 10
D N/A 105 10
3M Mercados Elctricos
Hidrofobicidad de la Silicona
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3M 2007. All Rights Reserved.
El agua forma gota sobrela terminacin nueva
3M Mercados Elctricos
Hidrofobicidad de la Silicona
El agua tambien forma
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3M 2007. All Rights Reserved.
El agua tambien formagota luego de
envejecido ycontaminado
3M Mercados Elctricos
EPDM (Vulcanizado
con Peroxido)
Estructura y Enlace Molecular
Silicona
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3M 2007. All Rights Reserved.
H H H H
C C C C
C C C C
H H H H
con Peroxido)
Fuerza del Enlace C-C:348 KJ/M
H
H C H
Si O Si O Si
H C H
H
Fuerza del Enlace Si-O:445 KJ/M
3M Mercados Elctricos
Energa de Enlace Polimrico
Si O 445 Silicona445
Tipo de Enlace Energa de Enlace (kJ/Mol)
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126
3M 2007. All Rights Reserved.
Si - O 445
C - H 414
C - O 360
Si - H 318
C - S 275
Si - Si 222S - S 205
318Si - C
C - C 348
Silicona
EPDM, EVA, PE
UV @ 300 nm 398
445
348
398
3M Mercados Elctricos
Aislador de EPDM
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3M 2007. All Rights Reserved.
Dao por UV
3M Mercados Elctricos
La Silicona contra la Intemperie
La Silicona es hidrfuga.
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3M 2007. All Rights Reserved.
La Silicona recupera su hidrofobia aun cuando ha
sido transformada en hidrfila debido a descargaselctrica.
La Silicona tiene gran estabilidad frente a los rayos
ultravioleta. La Silicona tiene una superficie lisa que evita la
adhesion de contaminacin.
3M Mercados Elctricos
Pruebas de Envejecimiento Desarrolladas por 3M
Prueba salina
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3M 2007. All Rights Reserved.
Prueba salina
Prueba de contaminantes slidos Prueba francesa de humedad (EdF)
Prueba contra la intemperie a largo plazo
Pruebas de campo
3M Mercados Elctricos
Prueba Salina
Las terminaciones son expuestas a una mezcla
i d d l i d 1 2
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3M 2007. All Rights Reserved.
vaporizada de agua y sal, y energizadas a 1 2
veces su tensin nominal
Nivel de Conductividad de la Solucin Salina: 1000
Microsiemens/cm
3M Mercados Elctricos
Cmara de Niebla Salina
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3M 2007. All Rights Reserved.
Ensayo sobreTerminaciones
en Ambiente
Severo deNiebla Salina
Conductividad:
1000 uS/cm
3M Mercados Elctricos
Prueba de Contaminantes Slidos
Simula zonas industriales, de alta humedad y costeras
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3M 2007. All Rights Reserved.
Las terminaciones se cubren con una mezcla de
contaminantes slidos (ASTM D-2132) que incluye: Slica 85 partes
Arcilla 9 partes
Sal (NaCl) 3 partes Pulpa de Papel 3 partes
Agua 100 partes
Son constantemente rociadas con agua y energizadas a150 % su tensin nominal
3M Mercados Elctricos
Horas de Duracin
Resultados de la Prueba de Contaminantes Slidos
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3M 2007. All Rights Reserved.
Sin campanas (interior)
Cinta (Sin proteccin) 1-10
Cinta de Silicona 100-200
Tubular de Silicona 300-500
Con campanas (exterior) EPR 1000-2500
Termocontrable 1500-1600
QT (Contraible en fro) 2600-3200 Porcelana 2000-6000
3M Mercados Elctricos
Prueba contra la Humedad (EdF Standard HN41-E-01)
Pone a prueba las terminaciones a 2 (dos) veces su
tensin nominal bajo condiciones cclicas de alta
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3M 2007. All Rights Reserved.
tensin nominal, bajo condiciones cclicas de alta
condensacin Tiempo de duracin: 350 horas
3M Mercados Elctricos
Ensayos de largo plazo
Ensayo desarrollado por 3M
L t i i i d d 3 5
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3M 2007. All Rights Reserved.
Las terminaciones son energizadas de 3 a 5 veces
su de tensin nominal, y son expuestas a laintemperie
Lugar de prueba:
1970 1988: St. Paul, MN, USA 1988 Actual: Austin, TX, USA
3M Mercados Elctricos
Test de Contaminantes Lquidos
(Ensayo de Material)
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3M 2007. All Rights Reserved.
ASTM 2303 (Resistividad: 370-400 Ohm-cm)
3M Mercados Elctricos
Agregado de ATH
Las partculas de ATH (Trihidrato de Aluminio)
tienen un elevado contenido de agua
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3M 2007. All Rights Reserved.
tienen un elevado contenido de agua
Contenido de Agua en el ATH = 34.6%
Reaccin del ATH ante la descarga elctrica:
Libera agua de Hidratacin
Enfriando la superficie Suprimiendo y extinguiendo el arco elctrico
Al2O3 3H2O Al2O3 + 3H2O
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Conclusion: Silicona como Material Aislante
Los aisladores de silicona son superiores a los de EPDM, EVA, y
Porcelana.
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La silicona tiene excelentes propiedades dielctricas. La Silicona es mas hidrfuga que la porcelana y otros polmeros.
La Silicona puede recuperar su hidrofobia.
La Silicona tiene excelente estabilidad contra los rayos ultravioleta.
La silicona no es inflamable
Las terminaciones de silicona han dado excelentes resultados por
mas de treinta aos.
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Terminaciones de acuerdo a la norma IEEE 48-1990
Las Terminaciones de Clase 1 deben tener:
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Control de Campo Elctrico en el corte de la capa
semiconductora.
Aislamiento contra Corrientes de Fuga (Tracking)
Sello de Proteccin contra el Medio Ambiente
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Sellado del Cable
Las terminaciones deben ser selladas contra lahumedad con el fin de:
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Mantener la longitud de la lnea de fuga.
Prevenir la corrosin de los componentes de laterminacin.
Prevenir la degradacin de cualquier parte de la aislacinafectada por la humedad.
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Sello contra el Medio Ambiente
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Tecnologas disponibles
CINTAS
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PUSH-ON
TERMOCONTRAIBLE
CONTRAIBLE EN FRIO
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Terminaciones de Cintas
Control de Campo:
Geomtrico (Construccin del cono con cintas)
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Geomtrico (Construccin del cono con cintas)
Alta-K (Cinta de alta constante dielectrica)
Resistencia al tracking
Cinta de Caucho de siliconas
Sellado
Cintas y mastics
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Terminaciones de cintas
Instalacin poco habitual
Altamente dependiente de la mano de obra
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Altamente dependiente de la mano de obra
Resistencia al tracking mejorable
Mayor longitud que otras terminaciones, no se
adapta a las reducidas dimensiones de los equipos
actuales:
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Terminaciones Push-on
Control de campo habitualmente capacitivo
Existen versiones con control resistivo
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Diversos niveles de resistencia al contorneo Productos de caucho de siliconas
Productos de caucho EPDM
Sellado mediante cintas y mastics
Reducida presin del cuerpo de la terminacin
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Terminaciones Push-on
Necesidad de abundante lubricacin
Modelos con varias partes (campanas individuales)
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Modelos con varias partes (campanas individuales)
Reducida resistencia al contorneo de los productos
de caucho EPDM
Reducida presion sobre la interfaz
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Terminaciones termocontrables
Control de campo resistivo capacitivo
Puede estar includo en el cuerpo exterior
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p
Resistencia al contorneo y al UVreducida
Poliolefinas
Campanas separadas en terminacinexterior
Sello mediante mastics adhesivos
fundentes El termocontrable no ejerce presin
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Terminaciones termocontrables
Varias partes o piezas
Superficie organica con alto contenido de carbono
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Superficie organica con alto contenido de carbono
de comprobada baja resistencia al contorneo Comportamiento errtico de la interfaz
El material termocontrable no ejerce presin
Bajo costo
En general tendencia a reducir su uso
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Terminaciones termocontrables
Utilizacin de Fuego/Calor
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Utilizacin de Fuego/Calor
Herramienta adicional
Soplete Pistola de aire caliente
Riesgo de daos al cable
Riesgo de daos a la propia terminacin
Una terminacin quemada deja carbono libre!!!!
Riesgo de seguridad para el operador
Necesidad de aplicar calor uniformemente
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Terminaciones contrables en fro
Control de campo capacitivo
Cuerpo generalmente de caucho de siliconas
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p g
para mayor resistencia al contorneo Sellado mediante mastics y presin sobre la
superficie
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Terminaciones Contrables en Fro
Versiones multipieza y de pieza nica
Elevada presin sobre la interfaz
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p
Sello vivo sobre el cable
Gran facilidad de instalacin
Sin herramientas ni lubricacin
Comportamiento demostrado por ms
de 30 aos de uso
Tendencia del mercado
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Terminal Contrctil en Fro de ltima tecnologa
Compuesto sellador de siliconas
Aislador de siliconas con 2 campanas Ncleo escalonado
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Aislador de siliconas con 2 campanas
Tubo de altacte. dielctrica
Compuesto de controlde campo
Ncleo escalonado
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