Uma Breve História da Tecnologia Contrátil a Frio

Figura 1

Produtos contráteis a frio normalmente utilizam materiais de borracha como silicone ou borracha de etileno-propileno-dieno(EPDM), enquanto os termocontráteis normalmente utilizam materiais mais plásticos, como acetato de vinilo de etileno (EVA), fluoreto de polivinilideno Kynar® (PVDF) ou outros materiais similares. Todos esses materiais são reticuláveis, o que permite que sejam expandidos e depois encolhidos de volta ao cabo.

A reticulação desses materiais forma ligações entre as moléculas de cadeia longa, que atuam como molas tentando encolher o material de volta ao seu diâmetro original (ver Figura 1). Na verdade, nenhum dos materiais retorna ao seu diâmetro original, e a distância para a qual eles encolhem — acima do diâmetro original — é chamada de deformação permanente do material. Todos os produtos são projetados levando em conta essa deformação permanente ao fornecer a faixa de aplicação publicada do produto. Para materiais tanto contráteis a frio quanto termocontráteis, há um diâmetro mínimo e máximo para cada acessório. O diâmetro mínimo é baseado na deformação permanente do material e o diâmetro máximo é baseado em uma porcentagem máxima de expansão em aplicação, de modo a minimizar a chance de fissura.

Materiais termocontráteis possuem regiões cristalinas que mantêm o material rígido. Para fabricar os produtos, o material no estado final (tubo, bota, etc.) é aquecido acima da temperatura de fusão dessas regiões cristalinas, o que permite que o material seja expandido. Uma vez no estado expandido, o produto é resfriado para que as regiões cristalinas se reformem e mantenham o produto expandido. Para instalar os produtos termocontráteis, o produto é aquecido a uma temperatura que derrete as regiões cristalinas para que as ligações cruzadas possam trabalhar e encolher o produto. Uma vez que o produto é encolhido no lugar, o calor é removido e as regiões cristalinas se formam novamente, fazendo com que o produto permaneça em sua forma encolhida. Normalmente, essas regiões cristalinas derretem entre 90°C e 110 °C. Como esses produtos são instalados na parte externa do isolamento do cabo, eles não devem perceber essas temperaturas durante a operação normal.

Devido às regiões cristalinas, os produtos termocontráteis não exercem pressão para dentro quando são encolhidos até sua configuração final, razão pela qual os produtos termocontráteis usam mastique e adesivo para fornecer vedações. Isso significa que os produtos termocontráteis não expandem e nem contraem com o isolamento do cabo, enquanto ele passa por ciclos de carga. Com o tempo, isso pode causar problemas com acessórios termocontráteis. Quando um cabo se expande termicamente, ele também expande o material termocontrátil,

Figura 2

mas devido à rigidez do termocontrátil e das regiões cristalinas, quando o isolamento do cabo encolhe devido à menor corrente e à menor temperatura, o material termocontrátil não encolherá junto com ele.

Depois de cerca de 8 a 10 anos, isso pode causar um problema de interface em acessórios de média tensão. Um cliente usou grandes emendas termocontráteis em uma aplicação aérea (porque emendas contrátil a frio não estavam disponíveis em um tamanho que acomodasse seu conector extra longo), mas após 8 anos de serviço, passaram a ocorrer falhas frequentes na forma de descargas ao longo da interface durante o clima frio.

Produtos contráteis a frio diferem dos produtos termocontráteis porque os materiais reticulados estão sempre tentando atingir um diâmetro menor e, portanto, exercem pressão para dentro sobre o objeto em que são encolhidos. Eles exercem pressão para dentro sobre o núcleo em que são transportados, então o núcleo precisa ser projetado para não colapsar com a pressão interna do produto. Uma vez removido o núcleo, o acessório é encolhido sobre o cabo sem calor ou qualquer outra força externa. Uma vez no cabo, os produtos contrátil a frio são projetados para fornecer pressão radial constante por mais de 50 anos, como mostrado na Figura 2. Essa pressão radial constante permite que os produtos contráteis a frio se expandam e contraiam com o cabo. À medida que o cabo se expande com temperaturas mais altas devido à temperatura ambiente e correntes mais altas, o contrátil a frio se expande para fora, o que aumenta levemente a pressão de interface entre o produto contrátil a frio e o cabo. À medida que o cabo se contrai quando a carga e/ou a temperatura ambiente diminui, os produtos contráteis a frio também se contraem com o cabo para manter apressão radial constante de interface entre ele e o produto. A pressão para dentro proporciona excelente desempenho elétrico e uma excelente vedação ambiental, sem o uso de mastics ou adesivos. Os mastiques podem ser usados para aumentar a faixa de aplicação ou para aumentar o diâmetro de um cabo, de modo que ele esteja dentro da faixa de aplicação do produto contrátil a frio, mas não são necessários para obter uma excelente vedação ambiental.

Todos os motivos mencionados acima são a razão pela qual a 3M recomenda acessórios de cabo contrátil a frio para aplicações de média tensão.