Il ruolo degli antiossidanti nel prolungare la durata dei cavi isolati in polietilene reticolato (XLPE)
Polietilene reticolato (XLPE)è un materiale isolante primario utilizzato nei cavi di media e alta tensione. Durante il loro ciclo di vita, questi cavi affrontano diverse sfide, tra cui condizioni climatiche variabili, fluttuazioni di temperatura, stress meccanici e interazioni chimiche. Questi fattori, nel loro insieme, influenzano la durata e la longevità dei cavi.
Importanza degli antiossidanti nei sistemi XLPE
Per garantire una maggiore durata dei cavi isolati in XLPE, è fondamentale selezionare un antiossidante appropriato per il sistema in polietilene. Gli antiossidanti svolgono un ruolo fondamentale nella protezione del polietilene dalla degradazione ossidativa. Reagendo rapidamente con i radicali liberi generati all'interno del materiale, gli antiossidanti formano composti più stabili, come gli idroperossidi. Ciò è particolarmente importante perché la maggior parte dei processi di reticolazione per l'XLPE si basa sui perossidi.
Il processo di degradazione dei polimeri
Nel tempo, la maggior parte dei polimeri diventa gradualmente fragile a causa della continua degradazione. La fine del ciclo di vita dei polimeri è in genere definita come il punto in cui il loro allungamento a rottura diminuisce al 50% del valore originale. Oltre questa soglia, anche una minima piegatura del cavo può portare a cricche e rotture. Gli standard internazionali adottano spesso questo criterio per le poliolefine, comprese le poliolefine reticolate, per valutare le prestazioni dei materiali.
Modello di Arrhenius per la previsione della durata dei cavi
La relazione tra temperatura e durata di vita di un cavo è comunemente descritta utilizzando l'equazione di Arrhenius. Questo modello matematico esprime la velocità di una reazione chimica come:
K= D e(-Ea/RT)
Dove:
K: Velocità di reazione specifica
D: Costante
Ea: Energia di attivazione
R: costante del gas di Boltzmann (8,617 x 10-5 eV/K)
T: Temperatura assoluta in Kelvin (273+ Temp in °C)
Riorganizzata algebricamente, l'equazione può essere espressa in forma lineare: y = mx+b
Da questa equazione, è possibile ricavare l'energia di attivazione (Ea) utilizzando dati grafici, consentendo previsioni precise della durata del cavo in varie condizioni.
Test di invecchiamento accelerato
Per determinare la durata di vita dei cavi isolati in XLPE, i campioni di prova devono essere sottoposti a esperimenti di invecchiamento accelerato ad almeno tre (preferibilmente quattro) temperature distinte. Queste temperature devono coprire un intervallo sufficiente a stabilire una relazione lineare tra tempo di rottura e temperatura. In particolare, la temperatura di esposizione più bassa dovrebbe comportare un tempo medio di rottura di almeno 5.000 ore per garantire la validità dei dati di prova.
Adottando questo approccio rigoroso e selezionando antiossidanti ad alte prestazioni, è possibile migliorare significativamente l'affidabilità operativa e la longevità dei cavi isolati in XLPE.
Data di pubblicazione: 23 gennaio 2025