XLPE, EPR, EPDM ¿Con que se come?

Introducción.

Está publicación tiene como objetivo analizar y comparar los tipos de materiales plásticos usados en la industria eléctrica para entender sus diferencias y ayudar en la selección adecuada dependiendo del caso practico.

Si te desempeñas en el ramo eléctrico seguramente te habrá surgido la duda de que aislamiento usar, o si sabes cual usar, te habrás preguntado el porque usarlo en cada situación.

Al consultar las ampacidades en las tablas de la norma mexicana o el NEC en Estados Unidos, ves varios tipos de aislamiento y te preguntas, ¿Que son? ¿Cuando se usa cada uno?

En este artículo intentamos dar respuesta a algunas de esas preguntas sobre todo lo relacionado al origen de cada aislamiento, de que están hechos y en que se diferencian.

Pero veamos, para empezar hay que decir que el término plástico no siempre es correcto cuando hablamos de aislantes y soportes en el ramo eléctrico. Veamos algunas definiciones que son necesarias para entrar de lleno al tema.

Definición de plástico según la RAE

Del griego plastiko, plástico significa capaz de deformarse. Con este término se hace alusión a aquellos elementos que contienen un elevado peso molecular, son de origen vegetal y en su estado definitivo son sólidos.

Definición de polímero según la Wikipedia

Los polímeros (del griego: πολυς [polys] “mucho” y μερος [meros] “parte” o “segmento”) son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión mediante enlaces covalentes de una o más unidades simples llamadas monómeros. Estos forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas. Los polímeros tienen elevadas masas moleculares, que pueden alcanzar incluso millones de UMA.

Tipos de plásticos

Polietileno Tereftalato (PET): el PET proviene del etileno, se caracteriza por ser resistentes a aceites, bases, grasas, ácidos y suelen ser usados para cubrir otros elementos como papel o aluminio. Además, se caracterizan por ser duros y rígidos, no deformarse fácilmente ante el calor, resisten pliegues, los esfuerzos, no absorben la humedad y tienen características dieléctricas y eléctricas favorables. El PET es utilizado en la producción de botellas para aceite y gaseosas, en la fabricación de cintas de audio y video, radiografías, etcétera.

Polietileno Alta Densidad (PEAD): el PEAD también se lo obtiene deletileno, utilizado a temperaturas inferiores a los 70° C y a bajas presiones, a comparación con el polietileno tereftalato, es más duro y rígido. Además, tiene la ventaja de no ser tóxico. Se lo usa en la producción de bolsas, cascos, tuberías, juguetes, entre otras cosas.


Cloruro de Polivinilo (PVC): el PVC es producido a partir de sal y gas, a los que hay que agregarles aditivos para poder ser utilizados. Según lo añadido puede adquirir diversas propiedades, flexibilidad o rigidez, opacidad o transparencia. Este plástico es sumamente utilizado y económico.  Es utilizado en la producción de juguetes, envases, envoltorios, películas, electrodomésticos, etcétera.

Polietileno Baja Densidad (PEBD): este plástico también es producido a partir del etileno pero a elevada temperatura y presión. Se caracteriza por su transparencia, elasticidad y falta de rigidez. Se lo utiliza como aislante en cables eléctricos y para hacer bolsas flexibles y embalajes.

Polipropileno (PP): el PP se obtiene del propileno. Se caracterizan por su flexibilidad, resistencia mecánica, por no contaminar y poder ser utilizado para el agua potable. Además son fáciles de arreglar y conservar. Su cristalización es reducida. Se los utiliza para producir cuerdas, pañales descartables, envases, baldes y, como resisten elevadas temperaturas, se los usa para producir tuberías en las que fluyen líquidos calientes.

Poliestireno (PS): se produce a partir del benzeno y etileno. Se caracterizan por ser fáciles de taladrar, cortar, manipular y agujerear. Además son de bajo costo e higiénicos, por lo que se los usa para envases, cubiertos desechables, heladeras portátiles y para la producción de aislante tanto acústicos como térmicos.

Fuente de la imagen: www.inoquos.com

Resinas y materiales multilaminados (otros)

Características: generalmente, plásticos de alta calidad y muy duraderos. Uso reducido, reciclaje innecesario. Usos principales: productos para decoración y el hogar. Determinados usos industriales.

Otros tipos de plásticos son:

  • Los bioplásticos
  • Los elastómeros
  • Los plásticos biodegradables
  • Las poliolenfinas
  • Los plásticos de ingeniería

Usos de los plásticos en la industria eléctrica.

Después de esas definiciones y teoría, ya podemos entrar en materia, los plásticos en la industria eléctrica tienen básicamente 3 usos.

1. Aislantes. Son el tema de esta publicación y quizá el principal uso de los plásticos en el ámbito eléctrico, como aislantes de cables, aislantes para barras en seccionadores y tableros y en terminales de baja y media tensión.

2. Canalizaciones. Tubería conduit, de PVC o PAD, PAD corrugado, etc, es ampliamente usado el plástico en el ámbito eléctrico para alojar cables.

3. Soporte. Soportes tipo charola o correderas y ménsulas, estos últimos usados en instalaciones subterraneas son quizá los usos menos conocidos en el ámbito eléctrico pero una buena solución que se está popularizando últimamente.

El objetivo de este escrito es comprender básicamente el punto 1, es decir, el papel de los polímeros como aislantes. En el ámbito de los aislantes eléctricos y basados en los tipos de plásticos anteriormente mencionados podríamos subdividir los aislamientos en 3 grandes familias con diferentes tipos de características aislantes, resistencia térmica, mecánica y diferente comportamiento ante diferentes ambientes como, ambientes secos, mojados, corrosivos, etc.

Familias de aislantes en el ámbito eléctrico.

Ahora para conocer algunas de sus diferencias entraremos en la definición y características de algunos de los aislamientos representativos de cada familia, con lo cual será mas fácil entender en que se diferencian unos de otros.

EPR

Etilen-Propilen Rubber (EPR). Normalmente usados en media tensión y usados como alternativa al XLPE, es un tipo de caucho que es muy flexible por lo que suele usarse en aplicaciones donde se requiere mayor maleabilidad, por eso también suele usarse con cobre de mayor numero de hilos que también le otorgan mayor flexibilidad al conductor. Como desventaja tiene el ser mas costoso que el XLPE.

EPDM

Etilen-Propilen-Dieno Class M (EPDM). Muy parecido al EPR y de la misma familia, se utiliza ampliamente en terminales de media tensión y como aislamiento solido en seccionadores. Ha venido a sustituir o complementar en gran medida a los aislamientos en gas SF6 (Hexafluoruro de azufre).

XLPE

Polietileno de cadena cruzada (XLPE), ampliamente usado en aislamiento de conductores para distribución subterránea de BT y MT, en esta ultima se complementan con cubiertas de PVC y otras capas semiconductoras.

PVC

Cloruro de polivinilo por sus siglas en inglés (PVC). La mayoría de las familias de THXX como THHW (Thermoplastic High Heat (Water) Moisture Resistant) estan fabricados de PVC y varios cuentan con alguna cubierta adicional exterior sobre esta capa aislante. Mayormente usado en aislamiento de cobre en baja tensión.

Otras consideraciones.

Temperatura. Cada tipo de aislamiento responde diferente a las temperaturas, tiene que ver con su composición, los del tipo PVC son del tipo termo-plastico, esto quiere decir que en general tienden a deformarse con la temperatura, los de polietileno y etilen-propilen son del tipo termofijo, es decir conservan sus características aun después de ser expuestos a temperaturas mas elevadas.

Hay que tomar en cuenta que además de los aislamientos los conductores eléctricos pueden tener cubiertas que les dan otras propiedades, por ejemplo el cable de media tensión tipo XLPE tiene una cubierta exterior de PVC. Varios de los aislamientos de los conductores de PVC como el THWN o el THHN usan el PVC como aislamiento pero cuentan con una cubierta exterior de Nylon que los hace muy resistentes a aceites.

El aislamiento tiene mucha influencia en el ambiente en el que se puede usar el conductor, e inclusive influye en la capacidad de conducción debido a sus características de disipación de calor.

Corto Circuito. Otro punto importante es que el aislamiento es el factor mas determinante en la capacidad de cortocircuito que soporta un conductor, ya que de hecho las formulas de calculo de este parámetro se basan en las temperaturas del aislamiento y no del material conductor.

Resumen

A manera de resumen elaboramos una tabla con las diferentes características de cada plástico como aislante y algunos de los aislamientos que integran la familia.

Tipo Características Algunos aislamientos de la familia
PVC – Maleable
– Mas aislamiento con la misma sección
– Termo-plástico
– THHW-LS
– THW
– THWN
– THHN
Etilen-Propilen – Muy maleable
– Mayor precio
– Termofijo
– EPR
– EPDM
– HEPR
– FEP
Polietileno – Menor costo
– Termofijo
– Rigido
– XLPE
– XHHW
– RHW

Referencias