Cable de alimentación de voltaje medio retardante de llama con bajo contenido de humo y cero halógeno, aislado XLPE, estándar IEC

Base de diseño y cumplimiento
Este producto está diseñado, fabricado y probado en estricta conformidad con el sistema de normas de la IEC (Comisión Electrotécnica Internacional), lo que garantiza que todos los aspectos de rendimiento cumplan con niveles internacionales avanzados.

Estándares básicos
- IEC 60502-2:2014+AMD1:2024 CSV: "Cables de alimentación con aislamiento extruido y sus accesorios para tensiones nominales de 1 kV a 30 kV – Parte 2: Cables para tensiones nominales de 6 kV a 30 kV". Este es el estándar principal que especifica la construcción del cable, las dimensiones y los requisitos de prueba, aplicable a cables de alimentación dieléctrica sólida extruida instalados de forma fija para voltajes de 6 kV a 30 kV.
- IEC 60228: "Conductores de cables aislados". Especifica los requisitos de resistencia de CC para conductores.
- IEC 60754-1/-2: "Ensayo sobre gases desprendidos durante la combustión de materiales de cables – Determinación del contenido de gas ácido halógeno y acidez". Especifica requisitos de rendimiento sin halógenos.
- IEC 61034-1/-2: "Medición de la densidad del humo de cables quemados en condiciones definidas". Especifica requisitos de rendimiento con bajo contenido de humo.
- IEC 60332-1-2 / IEC 60332-3: "Pruebas en cables eléctricos y de fibra óptica en condiciones de incendio". Especifica los requisitos de rendimiento del retardante de llama (prueba de llama vertical en un solo cable y prueba de llama vertical en cables agrupados).

IEC 60502-2:2014, tercera edición, reemplazó a la segunda edición de 2005. Las revisiones técnicas clave incluyen la simplificación de los procedimientos de cálculo para los espesores de la vaina de plomo y de la sobrevaina, la adición de un método para determinar la temperatura del conductor, la modificación del procedimiento de prueba de voltaje de rutina, la adición de una prueba eléctrica en la sobrevaina y la modificación de los requisitos para las vainas no metálicas (incluidas las capas semiconductoras). La enmienda publicada en 2024 (AMD1:2024) complementa aún más los últimos requisitos técnicos.

Nota especial: Esta norma se aplica a instalaciones fijas como redes de distribución o instalaciones industriales, pero no se aplica a condiciones especiales de instalación y servicio como líneas aéreas, la industria minera, plantas de energía nuclear (área de contención y sus alrededores), aplicaciones submarinas o a bordo.

Construcción y materiales de cables
El cable de alimentación de media tensión retardante de llama sin halógeno y con bajo contenido de humo adopta un proceso de coextrusión de triple capa de pantalla conductora + aislamiento XLPE + pantalla aislante, eliminando eficazmente los espacios de aire y garantizando una descarga parcial muy baja. La construcción típica del producto es la siguiente:

Capas de construcción típicas
1. Conductor: Cobre trenzado recocido (de un solo núcleo o de múltiples núcleos), que cumple con los requisitos de conductores trenzados de clase 2 de la norma IEC 60228. Función: Transmisión de energía eléctrica.
2. Pantalla conductora: Compuesto semiconductor extruido. Función: Uniformiza la distribución del campo eléctrico y evita espacios de aire entre el conductor y el aislamiento.
3. Capa aislante: Polietileno reticulado (XLPE). Función: Capa central de aislamiento eléctrico.
4. Pantalla aislante: Compuesto semiconductor extruido. Función: Uniformiza la distribución del campo eléctrico fuera del aislamiento.
5. Pantalla metálica: Cinta de cobre o envoltura de alambre de cobre. Función: Transporta corriente de falla y protege contra interferencias electromagnéticas.
6. Relleno y encuadernación: Rellenos de polipropileno y cinta de tela no tejida. Función: Mantiene la redondez del cable y proporciona protección de amortiguación.
7. Revestimiento interior (ropa de cama): Poliolefina (PVC o PE opcional). Función: Aísla la capa de blindaje del roce mecánico contra la pantalla aislante.
8. Capa de armadura: armadura de cinta de acero (envoltura de cinta de acero doble) o armadura de alambre de acero. Función: Mejora la protección mecánica, resiste la presión radial y la tensión axial.
9. Funda exterior: Poliolefina retardante de llama (LSZH) sin halógenos y con bajo contenido de humo. Función: Seguridad contra incendios, protección del medio ambiente, protección mecánica.

El material aislante del núcleo XLPE posee una rigidez dieléctrica y propiedades termomecánicas muy altas. La funda exterior es un material de poliolefina retardante de llama sin halógenos y con bajo contenido de humo, libre de halógenos, con baja densidad de humo durante la combustión y sin liberación de gases corrosivos tóxicos como el HCl.

Parámetros técnicos principales
4.1 Grados de voltaje nominal
Los grados de voltaje nominal estándar del producto cubren los siguientes rangos:
- 3,6/6 (7,2) kV
- 6/6 (7,2) kV
- 6/10 (12) kV
- 8,7/10 (12) kV
- 8,7/15 (17,5) kV
- 12/20 (24) kV
- 18/20 (24) kV
- 18/30 (36) kV
- 21/35 (40,5) kV
- 26/35 (40,5) kV
Estos son los tipos más comunes y la cobertura de la sección transversal del conductor. Los usuarios pueden seleccionar en función del voltaje nominal del sistema de suministro de energía de acuerdo con estándares nacionales como la serie GB/T 12706. La tensión máxima de funcionamiento puede alcanzar entre 1,2 y 1,5 veces la tensión nominal.

4.2 Temperatura de funcionamiento
- Temperatura máxima de funcionamiento continuo admisible: 90 °C
- Temperatura máxima del conductor durante el cortocircuito (máx. 5 s): 250 °C
- Temperatura ambiente mínima de funcionamiento: -20 °C; la temperatura de instalación no debe ser inferior a 0 °C

El aislamiento XLPE eleva la temperatura normal de funcionamiento de 70 °C para el aislamiento de PVC estándar a 90 °C, al tiempo que aumenta la temperatura de resistencia al cortocircuito de 160 °C a 250 °C, mejorando significativamente la capacidad de transporte de corriente del cable y la confiabilidad del sistema.

4.3 Radio de flexión (según IEC 60502-2/GB/T 12706)
- Cable blindado de un solo núcleo: ≥ 15 × diámetro total del cable (D)
- Cable blindado multinúcleo: ≥ 12 × diámetro total del cable (D)

4.4 Rendimiento eléctrico clave
- Resistencia del conductor de CC a 20 °C: Cumple con los requisitos IEC 60228.
- Prueba de tensión potencia-frecuencia: 2,5 kV / 5 min, sin averías.
- Prueba de descarga parcial: A 1,73 U₀, no se detecta ninguna descarga que supere la sensibilidad declarada.
- Tensión de potencia-frecuencia soportada durante 4 horas: 3,5 U₀ / 5 min, aislamiento sin averías.

4.5 Propiedades mecánicas
Aislamiento:
- Resistencia a la tracción antes del envejecimiento: ≥ 12,5 N/mm². Después del envejecimiento (110 ± 2 °C / 240 h): variación ≤ ±30%.
- Alargamiento en el descanso antes del envejecimiento: ≥ 200%.
Funda:
- Resistencia a la tracción antes del envejecimiento: ≥ 12,5 N/mm². Después del envejecimiento: ≥ 10,0 N/mm².
- Alargamiento en el descanso antes del envejecimiento: ≥ 300%. Después del envejecimiento: variación ≤ ±30%.
Prueba de contracción térmica (80 ± 2 °C / 5 ciclos de calentamiento): Tasa de contracción de la vaina < 3%.

Propiedades retardantes de llama sin halógenos y con bajo contenido de humo (características principales)
Estas propiedades distinguen a este producto de los cables XLPE estándar y representan su valor fundamental a la hora de garantizar la seguridad contra incendios en lugares densamente poblados.

5.1 Rendimiento retardante de llama (serie IEC 60332)
Prueba de llama de cable agrupado (IEC 60332-3): el grado de carbonización de la muestra no supera los 2,5 m por encima del borde inferior del quemador.
El rendimiento del retardante de llama se clasifica en diferentes clases, como Clase A, Clase B y Clase C. Los usuarios pueden seleccionar la clase adecuada de productos retardantes de llama según la densidad de instalación y los requisitos ambientales. Los cables retardantes de llama sin halógeno y con bajo contenido de humo también se pueden complementar con propiedades adicionales como resistencia al aceite, resistencia a los rayos UV, antitermitas y antirroedores.

5.2 Rendimiento bajo en humo (IEC 61034)
Medición de la densidad del humo durante la combustión del cable (transmitancia de luz): Transmitancia de luz mínima ≥ 60%. Algunos productos de alta gama (por ejemplo, retardantes de llama súper Clase A) pueden alcanzar ≥ 70%.
Una transmisión de luz suficiente durante un incendio es esencial para la evacuación segura del personal. Los cables de PVC tradicionales producen una gran cantidad de humo negro al quemarse, lo que puede reducir la visibilidad a menos de 1 metro en cuestión de minutos, dificultando gravemente el escape.

5.3 Rendimiento libre de halógenos / baja corrosividad (IEC 60754)
- valor de pH (ponderado): ≥ 4,3
- Conductividad (ponderada): ≤ 10 μS/mm
- Contenido individual de halógenos (F, Cl, Br, I): ≤ 2 mg/g
- Contenido total de cuatro halógenos: ≤ 5 mg/g
Entre los indicadores anteriores, un valor de pH ≥ 4,3 indica que el gas de combustión no es fuertemente ácido, una conductividad ≤ 10 μS/mm indica una corrosividad del gas muy baja y un halógeno total ≤ 5 mg/g garantiza que el material de la funda no contenga halógenos como cloro o bromo. Los cables de PVC tradicionales tienen un contenido de cloro superior al 30% y el gas HCl liberado durante la combustión corroe los equipos y daña gravemente el tracto respiratorio humano.

5.4 Comparación del rendimiento del retardante de llama
Cable ordinario revestido de PVC frente a este producto (XLPE + LSZH):
- Clase retardante de llama: Ninguna o baja frente a Clase A/B/C
- Transmitancia de luz de combustión: ≤ 20%, humo negro denso frente a ≥ 60%, buena transmitancia
- Corrosividad del gas de combustión: ácido fuerte (HCl), corroe el equipo versus ácido débil/neutro, equipo seguro
- Liberación de gases tóxicos: dioxinas altamente tóxicas, cloro versus trazas de gases no tóxicos
- Seguridad del personal: amenaza grave versus evacuación segura asegurada

Designación del modelo de producto
6.1 Ejemplos de modelos nacionales comunes
La designación del modelo nacional para este producto generalmente sigue las siguientes reglas:
- Prefijo tipo:
  - WDZ/WDZA / WDZB / WDZC — Retardante de llama de bajo contenido de humo y sin halógenos (Clase A/B/C)
  - WDZN — Retardante de llama sin halógenos, de bajo contenido de humo y resistente al fuego
  - NH — Resistente al fuego
- Código de aislamiento: YJ — Aislamiento de polietileno reticulado (XLPE)
- Código de funda:
  - Y — Funda de polietileno
  - E — Vaina de poliolefina (bajo contenido de humo y cero halógeno)
- Código de armadura:
  - 22 — Armadura de cinta de acero + funda exterior de PVC
  - 23 — Armadura de cinta de acero + funda exterior de PE
  - 32/33 — Armadura de alambre de acero (alambre de acero fino/grueso)

Ejemplo: WDZA-YJY23-8,7/15kV 3×240 mm²
Interpretación:
- WDZA: Retardante de llama de bajo humo y sin halógenos Clase A
- YJ: Aislamiento XLPE
- Y23: Funda de polietileno + armadura de cinta de acero
- 8,7/15 kV: Tensión nominal
- 3×240 mm²: 3 núcleos × 240 mm² de sección transversal del conductor

6.2 Referencias cruzadas de modelos internacionales comunes
Un modelo correspondiente común en el mercado internacional es el N2XSEFGbY (tipo IEC), con la construcción: conductor de cobre (Cu) / aislamiento XLPE / pantalla de cinta de cobre (CTS) / revestimiento interior de PVC / blindaje de alambre plano de acero galvanizado (SFWA) / funda exterior de PVC, de acuerdo con IEC 60502-2. Se acepta la personalización basada en muestras, con una funda exterior de bajo contenido de humo y cero halógeno (LSHF/LSZH) disponible como opción premium.

Áreas de aplicación
Debido a su sólido rendimiento eléctrico y sus características de seguridad contra incendios de primer nivel, este producto se adopta ampliamente en varios proyectos de altos requisitos de seguridad:

7.1 Centros de transporte e instalaciones públicas
- Metro y tránsito ferroviario: Las instalaciones de líneas subterráneas deben utilizar cables retardantes de llama con bajo contenido de humo y cero halógenos para minimizar los gases nocivos producidos durante la combustión del cable que ponen en peligro la salud personal y la evacuación durante un incendio. Las líneas sobre el suelo también deberían utilizar preferentemente cables retardantes de llama con bajo contenido de humo y cero halógeno.
- Terminales aeroportuarias: Alta densidad de personal, alto nivel de seguridad contra incendios.
- Túneles ferroviarios, túneles de carretera.

7.2 Instituciones sanitarias y educativas
- Hospitales: Los códigos generales de construcción de hospitales requieren que los cables de alimentación y control para los sistemas de emergencia sean preferiblemente de tipo retardante de llama sin halógenos y con bajo contenido de humo; los departamentos de cirugía limpia deben utilizar preferiblemente un tipo con bajo contenido de humo y sin halógenos.
- Escuelas, jardines de infancia.

7.3 Instalaciones comerciales e industriales
- Edificios de gran altura, grandes centros comerciales, hoteles: Los estándares de diseño de cables eléctricos requieren que se utilicen cables aislados sin halógenos, como XLPE, en lugares densamente poblados, y no se deben seleccionar cables aislados de PVC.
- Subestaciones subterráneas, centrales eléctricas.
- Centros de datos: Las líneas de distribución de energía instaladas en espacios de ventilación ocultos deben utilizar preferentemente cables retardantes de llama con bajo contenido de humo y cero halógeno.
- Plataformas marinas, plantas químicas: El aislamiento XLPE tiene una excelente resistencia a la corrosión química.
- Centrales nucleares, minas (nota: IEC 60502-2 no se aplica directamente a las zonas de contención de las centrales nucleares).

7.4 Consideraciones clave en el diseño de protección contra incendios
En lugares densamente poblados, el plazo de evacuación en caso de incendio es muy corto. Los cables tradicionales revestidos de PVC liberan grandes cantidades de humo negro denso (que contiene partículas de negro de carbón, con una transmitancia de luz generalmente inferior al 20%) y gas HCl (cloruro de hidrógeno) altamente tóxico durante la combustión, lo que provoca pérdida de visibilidad, daño al tracto respiratorio y asfixia en cuestión de segundos. Los cables con bajo contenido de humo y cero halógenos pueden aumentar la transmitancia de luz al 60% o más, mientras que los gases de combustión son débilmente ácidos/neutros, lo que permite obtener un valioso tiempo de escape para una evacuación segura del personal. También protegen eficazmente los equipos de emergencia contra incendios, como alarmas, sistemas de escape de humo y sistemas de megafonía, contra el mal funcionamiento debido a la corrosión.

Notas complementarias
1. Clasificación de la clase de retardante de llama: según GB/T 19666-2019, los cables retardantes de llama se dividen en Clase A, Clase B, Clase C y Clase D. La clase A tiene el mayor rendimiento de retardante de llama y es adecuada para instalaciones de líneas principales en áreas densamente pobladas; la clase D solo se aplica a productos con un diámetro exterior ≤ 12 mm o una sección transversal del conductor ≤ 35 mm². Este producto normalmente logra resistencia al fuego de clase A o clase B.
2. Cooperación internacional y adopción de normas: Este producto no sólo cumple con las normas IEC sino que también puede fabricarse según diferentes normas nacionales o industriales como GB 12706, BS, DIN VDE, ASTM, satisfaciendo de manera flexible las demandas del mercado global.
3. Personalización para necesidades especiales: Se pueden proporcionar soluciones personalizadas integrales, como el tipo resistente al fuego (rendimiento contra incendios), el tipo resistente al aceite, el tipo resistente a los rayos UV, el tipo antitermitas, el tipo antirroedores, el tipo de bloqueo de agua longitudinal, el retardante de llama de clase A/B/C y el tipo sin halógenos y con bajo contenido de humo, de acuerdo con los requisitos específicos del proyecto.
4. Certificaciones autorizadas: Los productos de fabricantes conocidos han pasado certificaciones autorizadas internacionales como TÜV, CE, RoHS e informes de pruebas de retardantes de llama de terceros, lo que garantiza la autenticidad, confiabilidad y cumplimiento del rendimiento del producto.
5. Normas de referencia: Las normas de adopción nacionales equivalentes son GB/T 12706.2-2020 "Cables de alimentación de aislamiento extruido y accesorios para tensiones nominales de 1 kV (Um=1,2 kV) hasta 35 kV (Um=40,5 kV) – Parte 2: Cables para tensiones nominales de 6 kV (Um=7,2 kV) hasta 30 kV (Um=36 kV)", y GB/T 19666-2019 "Normas generales para alambres y cables ignífugos y resistentes al fuego o cables de fibra óptica".