EuroWire July 2017

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Artículo técnico
Julio de 2017 82
2.5 Propiedades eléctricas
Se evaluaron las propiedades aislantes
de los compuestos midiendo el factor de
pérdida (Tanδ), la constante dieléctrica (εr)
y la resistividad de volumen en función
de la temperatura de 25°C a 90°C en
seco. Además, se midieron el factor de
pérdida y la constante dieléctrica después
de sumergir los compuestos en agua a
90°C durante 28 días. Para la medición de
las propiedades eléctricas se utilizaron
muestras de 2mm de espesor moldeadas
a presión. Para evaluar el Tanδ y la εr se
utilizó un Sistema Omicron MI600; para; se
implementó un QuadTech modelo1868A
para estudiar la resistividad de volumen.
Todas las propiedades eléctricas de los
compuestos fueron estudiadas en los
laboratorios Imerys.
La Figura 9 muestra los gráficos del
Tanδ de 25°C a 90°C en seco. Los cuatro
compuestos están caracterizados
por pequeñas variaciones del factor
de pérdida, que quedan en el mismo
orden de (10-3) hasta 90ºC. Además,
todos los compuestos presentan una
tendencia similar del Tanδ al aumentar
la temperatura. Más detalladamente,
el factor de pérdida de los cuatro
compuestos es virtualmente idéntico a
temperatura ambiente, aproximadamente
1,5x10-3, y crece constantemente con
la temperatura hasta valores de entre
3,5x10-3 y 5,0x10 -3 a 90°C respectivamente
para MV IS79 y MV TP79 A.
Como se ha afirmado para Tanδ, εr varía
en un campo estrecho para todos los
compuestos al aumentar la temperatura.
En la Figura 10, se puede observar
solamente una pequeña reducción de
la constante dieléctrica al aumentar
la temperatura. Dado que εr se calcula
mediante la fórmula siguiente:
en la cual es la capacitancia medida
por el instrumento y ε0 es la permitividad
del vacío, mientras que t y A son factores
geométricos que indican la separación
entre la placas (electrodos) y su área,
respectivamente. La constante dieléctrica
más baja de los compuestos MV TPV
respecto a los MV IS79 es debida a
su contenido de PP, que aumenta las
prestaciones de aislamiento totales del
compuesto. Por consiguiente el MV IS79
se caracteriza por la constante dieléctrica
más alta a diferencia del MV TP79 C que
se caracteriza por la constante dieléctrica
más baja. Sin embargo, se debe precisar
que la diferencia entre los compuestos es
bastante limitada ya sea a baja ya sea a
alta temperatura.
Por último, se midió la resistividad de
volumen a 25°C y 90°C aplicando una
diferencia de potencial de 500V (véase la
Tabla 4).
A 25°C, todos los compuestos tienen una
resistividad de volumen del orden de
1015 Ω-cm, que es el valor estándar para
los aislantes MT. A 90°C la resistividad de
volumen de los compuestos MV TPV es
aproximadamente un orden de magnitud
más bajo que el MV IS79.
Muy probablemente, esta diferencia
resulta de una fusión parcial de la fase
termoplástica de los compuestos TPV,
que lleva a una movilidad más alta de los
portadores de carga en el material. Sin
embargo, además de esto, la resistividad
de volumen de los cuatro compuestos TPV
de MT es superior a 1013 Ω-cm.
2.5.1 Prestaciones eléctricas en agua
Se probaron las propiedades eléctricas
con inmersión en agua a 90ºC durante
28 días. En primer lugar, se calculó la
absorción de agua de los compuestos MV
TPV respecto al MV IS79, según la norma
italiana CEI 20-86. Los resultados ilustrados
en la Tabla 5 muestran que los compuestos
tienen virtualmente una absorción
idéntica después de 14 días en agua a
85°C, muy por debajo del límite superior
(5mgr/cm2).
La baja absorción de agua se refleja en la
variación de Tanδ después de sumergir
las muestras en agua a 90°C (véase la
Figura 11). Los compuestos presentan una
buena retención del factor de pérdida,
que es, después de 28 días en agua, en
el peor caso, aproximadamente 0,035 y
en el mejor caso 0,017. De nuevo, el MV
TP79 C, gracias a su estabilidad superior,
muestra las mejores prestaciones mejores,
próximas a las prestaciones de referencia
del MV IS79.
Gracias a su baja absorción de agua, el ε r
también queda casi invariado después
de la inmersión en agua a 90°C. Como se
ilustra en la Figura 12, el aumento de la
constante dieléctrica es bastante pequeño
después de la inmersión en agua.
MV
IS79
MV
TP79 A
MV
TP79 B
MV
TP79 C
Absorción de agua 1
[mgr/cm 2] 0.34 0.32 0.35 0.34
Entre los compuestos MV TPV, el MV TP79
C muestra la mejor estabilidad durante el
tiempo teniendo una εr más baja respecto
al IS79 de referencia, incluso después de
28 días en agua.
Conclusiones
Con este artículo se han presentado
los compuestos MV TPV recién
desarrollados. El objetivo es producir
compuestos aislantes de media tensión
con propiedades iguales al corriente
aislamiento de media tensión sin plomo
estándar de mercado, y el procesamiento
fácil de los termoplásticos.
Se ha descrito la preparación de estos
compuestos junto con su completa
caracterización comparándolos con el
aislante de media tensión sin plomo
estándar. Se ha estudiado el proceso de
vulcanización dinámica mediante DSC.
De hecho, se ha estudiado la capacidad
de producir los compuestos TPV en una
instalación piloto para usarlos como
aislamientos de media tensión.
A pesar de que la formulación compleja
contenía polímeros, cargas, coagentes y
antioxidantes, el MV TPV fue obtenido con
un proceso completamente reproducible
y fiable. Los resultados de la tecnología
son las propiedades generales de los
compuestos MV TPV que igualan las
prestaciones del MV IS79 sin plomo
estándar.
Los estudios reológicos, además de
confirmar la naturaleza TPV de los
compuestos, simulan su comportamiento
durante la extrusión demostrando
que, gracias a una selección cuidadosa
del termoplástico PP, es posible bajar
el esfuerzo de corte manteniendo
inalteradas la respuesta elástica típica de
los compuestos TPV.
▲
▲ Figura 11: Factor de pérdida (Tanδ) en función de
días de inmersión en agua a 90ºC medido a 500V y
50Hz
▲
▲ Figura 12: Constante dieléctrica (εr) en función de
días de inmersión en agua a 90ºC medida a 500V y
50Hz
1Método gravimétrico, CEI EN 60811-402
▲
▲ Tabla 5: Absorción de agua según la norma CEI 20-86
Constante dieléctrica ε
r
Días en agua a 90º
Tanδ [*10
-2 ]
Días en agua a 90º