Applicazioni come il controllo delle condotte artiche, i sistemi di trasporto pubblico, le attrezzature minerarie e militari, nonché le attività alimentari, delle bevande e petrolchimiche, richiedono tutte un funzionamento continuo in ambienti estremi. Pertanto, è necessario utilizzare cavi altamente affidabili per garantire operazioni ininterrotte e sicurezza. Uno dei requisiti chiave è il funzionamento in un intervallo di temperatura compreso tra -50 °C e +125 °C.
Il cavo deve utilizzare materiale isolante in elastomero termoplastico (TPE), che ha tre volte la flessibilità a bassa temperatura del cloruro di polivinile (PVC), è resistente ai solventi e all'acqua, ha un'eccellente stabilità ai raggi ultravioletti (UV) e può essere riciclato per migliorare la sostenibilità. Il cavo deve essere adatto a condizioni esterne difficili, come l'esposizione all'esterno o l'interramento diretto nel sottosuolo per accelerare l'installazione.
Il cavo deve soddisfare i severi requisiti UL e CSA e adottare una struttura multicoppia e multicore. Gli utenti possono scegliere le prestazioni del cavo portante (TC), del cavo portante a potenza limitata (PLTC) o del cavo portante per turbine eoliche (WTTC), nonché varie schermature contro le interferenze elettromagnetiche (EMI) e la tensione nominale per soddisfare una varietà di esigenze applicative.
Questo articolo si concentra sulla struttura del cavo Xtra Guard 4 di Alpha Wire, analizzando le prestazioni e i vantaggi in termini di sviluppo sostenibile derivanti dall'utilizzo del materiale isolante TPE. Questo articolo esplora come questi cavi possono semplificare l'installazione in posizioni ad alta difficoltà e infine introduce brevemente come le guaine termorestringenti come FIT-600 conformi agli standard AMS-DTL-23053/1 Livello 1 e Livello 2 possono migliorare l'effetto di installazione dei cavi Xtra-Guard 4.
Restrizioni sul PVC e soluzioni TPE
Il PVC è un materiale isolante ampiamente utilizzato e ad alte prestazioni, ma non è onnipotente. In alcune applicazioni, come i cavi utilizzati in ambienti estremi, il PVC potrebbe non essere la scelta migliore. In queste applicazioni, il TPE è un utile materiale isolante che può sostituire il PVC.
Il TPE risolve i problemi prestazionali e ambientali legati al PVC. Il TPE può essere una scelta migliore in applicazioni come condutture artiche e controllo di sistemi di energia rinnovabile, sistemi di trasporto pubblico, miniere e attrezzature militari che possono resistere a temperature estremamente basse.
Il TPE è essenzialmente un materiale composito formato mescolando o copolimerizzando un polimero termoplastico duro e un polimero elastico morbido, che può ottenere prestazioni ottimali per applicazioni specifiche. La flessibilità alle basse temperature del TPE utilizzato nel cavo Xtra Guard Flex 4 di Alpha Wire è tre volte quella del PVC. Questa funzionalità semplifica i lavori di installazione e manutenzione.
Alcune applicazioni possono resistere a temperature estremamente elevate, come la disinfezione e il lavaggio ad alta temperatura nell'industria della lavorazione di alimenti e bevande, nonché specifici processi petrolchimici. Il TPE ha una temperatura operativa nominale fino a +125 °C, rendendolo una scelta eccellente per mantenere stabilità e affidabilità in condizioni di alta temperatura. Rispetto alle alternative al PVC, il TPE può resistere meglio a vari rischi come solventi, acqua, olio, raggi UV della luce solare e fuoco in varie applicazioni.
In definitiva, il ciclo di vita di ciascun sistema è limitato e il riciclaggio e lo sviluppo sostenibile sono fattori chiave che determinano se le apparecchiature hanno un impatto a lungo termine. Questo è un altro vantaggio del TPE. Gli alogeni come cloro, fluoro e bromo hanno un'attività elevata. Un tipico PVC ha un contenuto di cloro pari a circa il 29% in peso. Altre alternative come l'etilene propilene fluorurato (FEP) e il politetrafluoroetilene (PTFE, comunemente noto come Teflon) possono avere un contenuto di fluoro fino al 76%.
Durante il normale utilizzo, materiali come PVC, FEP e PTFE sono innocui e molto utili. Se riciclati al termine della loro vita utile, questi materiali possono diventare una fonte di composti nocivi e tossici. Il TPE è un materiale termoplastico, il che significa che può essere fuso e rimodellato ripetutamente senza degradarsi. L'uso del materiale isolante TPE aiuta a ridurre gli sprechi, risparmiare risorse e minimizzare l'impatto dello smaltimento dei rifiuti sull'ambiente.
Ottimizza il blocco
Le EMI possono rappresentare un altro pericolo ambientale di cui possono soffrire i sistemi elettronici e il cavo Xtra Guard 4 di Alpha Wire offre ai progettisti tre opzioni di schermatura per affrontare le EMI a bassa, media e alta intensità (Figura 1).
In ambienti a bassa EMI è opportuno scegliere cavi non schermati. Questo tipo di cavo ha il diametro più piccolo e il peso più leggero.
In condizioni EMI moderate, la schermatura in foglio di alluminio/poliestere è sufficiente a far fronte. In termini di prestazioni EMI, dimensioni del cavo e peso, la schermatura in lamina fornisce una soluzione intermedia. La sbarra collettrice in rame stagnato semplifica la messa a terra del cavo, migliorando così l'efficacia della schermatura.
Quando si ha a che fare con EMI ad alta intensità, i progettisti possono scegliere il cavo Supra Shield di Alpha, che utilizza una struttura combinata di strati schermanti intrecciati in rame/poliestere/alluminio e rame stagnato per ottenere una copertura ad alta densità del 75%. Supra Shield fornisce una schermatura ad alte prestazioni su tutta la gamma di frequenze, garantendo l'integrità del sistema mantenendo la flessibilità del cavo per una facile installazione.
Confronto dell'effetto schermante e della frequenza tra Supra Shield e la schermatura in foglio di alluminio/poliestere
Figura 1: Rispetto alla tradizionale schermatura in foglio di alluminio/foglio di poliestere, Supra Shield mostra prestazioni superiori su tutta la gamma di frequenze. (Fonte immagine: Alpha Wire)
Ulteriori opzioni per la struttura dei cavi
I materiali isolanti e la schermatura sono solo due aspetti della struttura del cavo. Inoltre, ci sono conduttori che costituiscono il nucleo dei componenti del cavo, utilizzati per fornire l'energia elettrica e il flusso di informazioni necessari per il funzionamento del sistema.
Il cavo Xtra Guard 4 offre opzioni di progettazione multicore e multicoppia. Entrambi i tipi contengono più fili all'interno di una guaina, ma la loro struttura e l'uso previsto sono diversi.
Più conduttori indipendenti sono raggruppati insieme per formare un cavo multipolare. Questo tipo di cavo è adatto per applicazioni generali come la distribuzione dell'alimentazione o il semplice cablaggio di controllo e non è necessario considerare l'integrità del segnale durante la progettazione.
In più coppie di cavi, i fili vengono prima intrecciati e poi integrati nel cavo. La torsione può ridurre il rumore e le interferenze, rendendo ciascuna coppia di cavi adatta per applicazioni di trasmissione e comunicazione dati più veloci (Figura 2).
Cavo Alpha Wire Xtra Guard 4 che utilizza doppino intrecciato (in alto) e più fili indipendenti (in basso)
Figura 2: Il cavo Xtra Guard 4 offre più coppie intrecciate (immagine in alto) e più conduttori indipendenti (immagine in basso) per la selezione. (Fonte immagine: Alpha Wire)
Le specifiche dei conduttori dei cavi multicore vanno da 16 AWG a 24 AWG, con da 2 a 40 conduttori e una varietà di strutture intrecciate, tra cui 16/30, 7/28 e 41/30. Le specifiche dei conduttori per più coppie di cavi vanno da 18 AWG a 24 AWG, con coppie di fili che vanno da 1 a 19. I metodi di torsione includono 16/30, 7/28, 7/30 e 7/32.