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Alta pressão subaquática
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Introdução ao cabo estanque/cabo à prova d'água/cabo submersível
O cabo estanque é usado principalmente para conexão elétrica entre equipamentos e é necessário para trabalhar em ambiente subaquático. O cabo estanque é um cabo com desempenho à prova d’água, que pode ser usado em ambientes úmidos e inundados. Ele geralmente adota design e materiais especiais para evitar que a umidade penetre no cabo, protegendo assim o desempenho e a segurança do cabo.
Histórico de desenvolvimento do cabo estanque/cabo à prova d'água/cabo submersível
Com o rápido desenvolvimento da indústria de construção naval e navios subaquáticos, não há apenas requisitos transversais de estanqueidade para cabos marinhos, mas também requisitos longitudinais de estanqueidade. Ao mesmo tempo, para obter sinais acústicos subaquáticos fracos na interferência do oceano, o cabo deve ter bom desempenho de baixo ruído. Cabos estanques de baixo ruído farão contribuições importantes para o desenvolvimento de cabos submarinos e acústica subaquática.
Existem muitas variedades de cabos longitudinais estanques, incluindo cabos telefônicos de sabão isolados com plástico preenchidos com gesso, cabos estanques preenchidos com pó, cabos estanques com estruturas de parede estanques, etc. No início da década de 1960, o Reino Unido começou a testar a produção de cabos cheios. Desde 1967, todos os cabos de fiação da British Post and Telecommunications General Administration adotaram cabos cheios. No final da década de 1960, os Estados Unidos começaram a produzir cabos cheios em dois grandes departamentos, Bell Laboratories e Essex Company, e expandiram sua aplicação em cabos enterrados diretos. Em 1977-1978, os cabos cheios representavam 100% dos cabos enterrados diretos. Alguns outros países capitalistas, como Japão e Alemanha Ocidental, também atribuíram grande importância ao desenvolvimento de relés estanques.
Estrutura do cabo estanque/cabo à prova d'água/cabo submersível
Na China, também há algumas variedades de cabos longitudinais estanques. Nossa empresa desenvolveu cabos de radiofrequência de alta resistência de polietileno irradiado 900# —2 e cabos longitudinais selados totalmente preenchidos com polietileno. As unidades Brother também têm cabos preenchidos com vaselina. Esses cabos se concentram em resolver os problemas de vazamento longitudinal e à prova de umidade dos cabos.
Condutor: fio de cobre ultrafino, isento de oxigênio, multifilar, fino e resistente à flexão/fio de cobre estanhado, em conformidade com as principais normas internacionais, como IEC60228, EN, UL, etc.
Isolamento: PE, PUR, TPE e outros materiais
Núcleo do fio: números pretos e números brancos, mais de 3 núcleos com fio de aterramento amarelo-verde (amarelo-verde opcional)
Estrutura: camadas anti-torção ou pares trançados agrupados + preenchimento de lacunas torcidas múltiplas
Bainha interna: bainha interna de extrusão forte de baixa viscosidade modificada (opcional)
Interior: linha de tela de vídeo, linha de comunicação, etc. podem ser adicionados de acordo com as necessidades do cliente
Blindagem: blindagem trançada em malha de cobre estanhado, densidade > 80%
Material da bainha: poliuretano de poliéter/material de poliuretano comum, etc.
Cor da bainha: preto/cinza/laranja/amarelo, também pode ser personalizada.
A razão pela qual os cabos estanques podem manter seu desempenho elétrico e integridade mecânica em ambientes úmidos ou subaquáticos é principalmente devido à sua seleção especial de materiais e design estrutural. A seguir estão os principais materiais que compõem os cabos estanques e suas respectivas funções:
Materiais de revestimento externo de cabos estanques/cabos à prova d'água/cabos submersíveis Cloreto de polivinila (PVC):
O PVC é um material comum de revestimento externo que é amplamente usado devido ao seu preço relativamente baixo, boa resistência ao desgaste e resistência às intempéries. No entanto, para aplicações que exigem maior desempenho à prova d’água, o PVC pode não ser a melhor escolha.
Cabo de poliuretano (PU):
O revestimento externo de poliuretano tem melhor resistência ao desgaste e ao óleo, sendo adequado para ocasiões que exigem maior resistência mecânica e química.
Cabo de polietileno reticulado (XLPE):
XLPE é um material de polietileno obtido por tratamento de reticulação química, que apresenta maior resistência ao calor e desempenho de isolamento elétrico, sendo adequado para aplicações em ambientes de alta temperatura e alta pressão.
Materiais da camada isolante de cabos estanques
Cabo de borracha termoplástica (TPR):
TPR é um material com boa elasticidade e flexibilidade, adequado para fazer a camada de isolamento de cabos e pode proporcionar um bom efeito de isolamento elétrico.
Cabo de elastômero de poliuretano termoplástico (TPU): O elastômero de poliuretano termoplástico (TPU) pode ser dividido em tipo poliéster e tipo poliéter de acordo com a estrutura molecular, e pode ser dividido em grau de moldagem por injeção, grau de extrusão, grau de moldagem por sopro, etc. de acordo com o método de processamento.
Elastômero termoplástico (TPE):
O TPE tem excelente resistência ao envelhecimento e maciez, e é adequado como material isolante para cabos estanques, especialmente em aplicações que exigem dobras frequentes.
Fluoroplástico (como FEP, PTFE):
O fluoroplástico é um material ideal para fazer isolamento de cabos estanques de alto desempenho devido à sua excelente resistência química, resistência ao calor e não absorção de água, especialmente para aplicações em ambientes extremos.
Cabo estanque/Cabo à prova d'água material da camada impermeável
Fita à prova d’água:
Dentro do cabo, uma camada de fita à prova d’água geralmente é enrolada ao redor do condutor para evitar que a umidade penetre no cabo.
Enchimento à prova d’água:
Alguns cabos preenchem as lacunas com cola ou graxa à prova d’água para melhorar ainda mais o efeito à prova d’água.
Revestimento impermeável:
Uma camada de revestimento à prova d’água é aplicada à superfície do cabo para impedir efetivamente a entrada de umidade.
Material de camada de blindagem de cabo estanque
Trança metálica:
Usar uma trança metálica como camada de blindagem pode não apenas melhorar a capacidade antiinterferência do cabo, mas também aumentar sua resistência mecânica.
Papel alumínio ou papel cobre:
Em alguns casos, uma camada de papel alumínio ou papel cobre é adicionada à camada de isolamento como uma camada de blindagem para melhorar o desempenho de compatibilidade eletromagnética (EMC).
Materiais de camada de reforço de cabo estanque
Armadura de fio de aço:
Para aplicações que exigem proteção mecânica adicional, como cabos submarinos, a armadura de fio de aço é usada para aumentar a resistência à tração e à compressão do cabo.
Materiais reforçados com fibras:
Materiais reforçados com fibras (como fibras de aramida) também podem ser usados para melhorar a resistência mecânica do cabo quando não for necessária armadura metálica.
Juntas de cabos estanques e materiais terminais
Selante impermeável:
Selante à prova d’água é usado nas juntas e terminais do cabo para garantir a vedação dessas partes e evitar a entrada de umidade.
Anel de vedação à prova d’água:
Quando o cabo passa pela parede ou pelo gabinete do equipamento, um anel de vedação à prova d’água é usado para fechar quaisquer possíveis vãos.
Por meio da combinação e do design razoáveis desses materiais, os cabos estanques podem fornecer conexões elétricas confiáveis em vários ambientes adversos para garantir a operação normal do equipamento.
Classificação de cabos estanques/cabos impermeáveis/cabos submersíveis
Os cabos estanques são divididos em estanques longitudinais e estanques transversais.
Pontos-chave da estanqueidade transversal: Consiste principalmente em preencher as lacunas entre os cabos multinúcleos com cola e fita isolante.
Pontos-chave da estanqueidade longitudinal: Além de preencher os espaços entre os cabos, a torção do condutor também deve ser preenchida com cola.
Atualmente, os cabos longitudinais estanques comumente utilizados podem ser divididos em seis categorias de acordo com seus usos e características, a saber:
Cabos de energia longitudinais estanques;
Cabos coaxiais longitudinais estanques;
Cabos de sinal longitudinais estanques (estrutura de grão duplo);
Cabos de controle longitudinais estanques;
Cabos ópticos longitudinais estanques;
Cabos compostos longitudinais estanques (incluindo fibra óptica, sinal, linha de energia e linha de controle ou qualquer combinação destes), esse tipo de tarifa de eletricidade é menor.
Características dos cabos estanques/cabos à prova d’água/cabos submersíveis
- Desempenho à prova d’água: Cabos estanques usam design e materiais especiais à prova d’água para efetivamente evitar que a umidade penetre no cabo. Este desempenho à prova d’água pode fornecer energia confiável, sinal e transmissão de dados em ambientes úmidos e inundados.
- Desempenho de vedação: Cabos estanques geralmente têm bom desempenho de vedação, o que pode evitar que a umidade entre no cabo através da bainha do cabo ou do conector. Este desempenho de vedação pode garantir a operação confiável de longo prazo do cabo em ambientes subaquáticos ou úmidos.
- Durabilidade: Cabos estanques geralmente têm boa durabilidade e podem resistir à influência de condições ambientais, como umidade, inundação, corrosão, etc. Eles geralmente adotam materiais e estruturas resistentes à água e à corrosão para garantir um desempenho estável a longo prazo.
- Ampla gama de aplicações: cabos estanques são adequados para vários cenários que exigem desempenho à prova d’água, como equipamentos subaquáticos, equipamentos externos, navios, engenharia marítima, minas, etc. Eles podem transmitir energia, sinais e dados para atender às necessidades de diferentes aplicações.
Vantagens dos cabos estanques/Cabo à prova d’água
- Pequeno diâmetro externo, peso leve, pequena ocupação de espaço (uma série de problemas que geralmente podem ser resolvidos com vários cabos podem ser substituídos por um cabo composto);
- Baixo custo de aquisição do cliente, baixo custo de construção e baixo custo de construção de rede;
- Possui desempenho superior de flexão e boa resistência à pressão lateral, além de ser fácil de construir;
- Ele fornece múltiplas tecnologias de transmissão ao mesmo tempo, com alta adaptabilidade e escalabilidade do mesmo equipamento, e o produto tem uma ampla gama de aplicações;
- Ele fornece acesso de grande largura de banda;
- Economize custos, utilize a fibra óptica como uso reservado à residência e evite fiação secundária;
- Resolver o problema do consumo de energia do equipamento na construção da rede (evitar a instalação repetida de linhas de alimentação elétrica).
Principais áreas de aplicação de cabos estanques/cabos à prova d'água/cabos submersíveis:
Aplicações oceânicas e subaquáticas
Cabos estanques, devido às suas propriedades únicas de impermeabilização, são de grande valor em diversas ocasiões que exigem resistência à água ou trabalham em ambientes úmidos.
Exploração e pesquisa oceânica:
Detectores subaquáticos: equipamentos usados para exploração em águas profundas, pesquisas geológicas e outras atividades geralmente requerem cabos estanques para transmitir energia e dados.
Robôs subaquáticos (ROV/AUV): veículos subaquáticos autônomos ou controlados remotamente dependem de cabos estanques para fornecer energia e transmitir sinais de controle ao executar tarefas.
Engenharia oceânica:
Parques eólicos offshore: Conexões elétricas confiáveis são necessárias entre a estrutura de fundação e a torre das turbinas eólicas offshore, e cabos estanques são uma escolha ideal.
Plataformas de perfuração de petróleo: Em plataformas de extração de petróleo e gás offshore, cabos estanques são usados para conectar vários equipamentos para garantir sua operação normal em ambientes de água salgada.
Navios e submarinos:
Equipamentos de bordo: O sistema de navegação, o equipamento de comunicação, o sistema de controle do motor, etc. no navio requerem cabos estanques para garantir sua operação normal
ao operar na água.
Cabos submarinos: A conexão entre equipamentos internos e externos em submarinos também requer o uso de cabos estanques para garantir a segurança das operações submarinas.
Aplicações Industriais
Automação de fábrica: Em algumas linhas de produção que precisam ser limpas regularmente, cabos estanques podem impedir que água e detergentes entrem no interior do cabo para garantir a operação contínua da linha de produção.
Processamento de alimentos: Em plantas de processamento de alimentos, cabos estanques são usados para conectar equipamentos que precisam ser frequentemente lavados com água, como correias transportadoras, máquinas de embalagem, etc.
Mineração: Em minas subterrâneas, cabos estanques são usados para conectar instalações importantes, como sistemas de iluminação, equipamentos de ventilação e elevadores, para garantir a operação normal dos equipamentos em ambientes úmidos.
Construção de Infraestrutura
Sistemas de Drenagem Urbana: Em sistemas de drenagem urbana, cabos estanques são usados para conectar equipamentos como bombas de água e controladores de válvulas para garantir o funcionamento normal dos sistemas de drenagem durante estações chuvosas ou inundações.
Pontes e Túneis: Na construção de pontes e túneis, cabos estanques são usados para conectar sistemas de iluminação, ventilação, monitoramento e outros para garantir a segurança dessas infraestruturas em ambientes úmidos ou subaquáticos.
Estações de Tratamento de Água: Em estações de tratamento de esgoto e sistemas de abastecimento de água, cabos estanques são usados para conectar vários instrumentos de monitoramento, equipamentos de estação de bombeamento, etc. para garantir a segurança elétrica durante o tratamento e transporte da qualidade da água.
Agricultura e Jardinagem
Sistema de irrigação: No sistema de irrigação da fazenda, cabos estanques são usados para conectar equipamentos de aspersão, sistemas de irrigação por gotejamento, etc. para garantir que os cabos não sejam afetados pela água durante o processo de irrigação.
Controle de estufa: A umidade na estufa é alta, e cabos estanques são usados para conectar sistemas de controle de temperatura, sistemas de pulverização e outros equipamentos para manter as condições ambientais necessárias para o crescimento das plantas.
Ambiente especial
Piscinas e spas: Em piscinas e spas, cabos estanques são usados para conectar iluminação, sistemas de filtragem, equipamentos de aquecimento, etc. para garantir a segurança e o conforto dos visitantes.
Painéis externos: Em painéis ou displays de LED externos, cabos estanques são usados para conectar fontes de alimentação e unidades de controle para evitar a entrada de água da chuva e causar mau funcionamento.
Recomendações de produtos e parâmetros técnicos de cabos estanques/cabos impermeáveis
Tensão nominal: 300/500V; (outras especificações podem ser personalizadas)
Tensão de teste: 1500V;
Faixa de temperatura: -65℃～+125℃; (outras especificações podem ser personalizadas)
Raio mínimo de curvatura do cabo à prova d’água do mar durante movimento contínuo: 4× diâmetro externo do cabo
Resistência à pressão longitudinal e transversal: 10Mpa
Raio de curvatura: 6D
Dobramento conforme: norma GJB1916, 10.000 vezes.
Material da capa estanque: TPU
19 núcleos (4*0,5 sinal blindado + 4*2*26AWG cabo de rede categoria 7 + 2*1,0 fonte de alimentação + 50 ohm coaxial + 4*0,75 cabo de controle) (outras especificações podem ser personalizadas)
Âmbito de aplicação do cabo estanque/cabo à prova d'água/cabo submersível
O cabo estanque é adequado para cabos integrados multinúcleos de alta estanqueidade e resistência à flexão em áreas de navios, plataformas de petróleo offshore, exploração de recursos em alto mar, etc. Ele também pode ser usado para vários tipos de fios condutores de motores submersíveis, fios e cabos usados para telescópicos/arrastos em águas profundas, bombas submersíveis e vários aparelhos elétricos de trabalho subaquático, desde conexões subaquáticas até conexões de energia hidráulica.
Alguns padrões e considerações comuns para classificações de cabos estanques:
Classificação IP
Um dos padrões mais comumente usados é o International Ingress Protection Rating (IP rating), que é um conjunto de classificações de proteção definidas pelo padrão IEC 60529 para indicar o grau de proteção de produtos elétricos contra intrusão externa sólida e líquida. Para cabos estanques, a principal preocupação é a resistência à água:
IP68: Este é o nível mais alto de resistência à água, indicando que o dispositivo pode ser imerso em água a uma pressão e profundidade especificadas por um longo tempo sem entrada de água. Especificamente, IP68 significa que o dispositivo pode ser totalmente imerso em água sob condições especificadas pelo fabricante (como profundidade e duração da água).
Classificação do teste de pressão da água
Além da classificação IP, os cabos estanques também podem ser classificados de acordo com sua capacidade de suportar pressão de água. Essa classificação geralmente envolve a durabilidade do cabo sob diferentes condições de pressão de água:
4,5 MPa: Alguns cabos estanques podem suportar 4,5 MPa (aproximadamente igual a 45 bar) de pressão longitudinal da água.
6,0 MPa: Um nível mais alto de cabos estanques pode suportar 6,0 MPa (aproximadamente igual a 60 bar) de pressão de água lateral e longitudinal.
10,0 MPa / 70,0 MPa: Para aplicações que precisam trabalhar em ambientes de pressão de água extremamente alta, como equipamentos de exploração em alto mar, cabos estanques podem precisar suportar pressões de água de até 10,0 MPa ou até 70,0 MPa.
Outros indicadores de desempenho
Além do nível de proteção e do teste de pressão de água mencionados acima, o desempenho dos cabos estanques também pode ser medido pelos seguintes indicadores:
Nível de tensão: O nível máximo de tensão que o cabo pode suportar, como 500 V ou 1000 V.
Teste de tensão de resistência CA: Capacidade do cabo de suportar uma tensão CA maior que a tensão nominal por um tempo específico sem quebra.
Faixa de temperatura operacional: Capacidade do cabo de funcionar normalmente dentro de uma faixa de temperatura especificada.
Resistência mecânica: Inclui a resistência à tração e à compressão do cabo.
Casos de aplicação de cabos estanques
Dependendo dos graus acima, os cabos estanques são adequados para uma variedade de ambientes:
Aplicações em águas rasas: para conexões de equipamentos em lagos e rios, geralmente são usados cabos estanques de menor qualidade.
Aplicações em águas profundas: para exploração marinha e equipamentos de águas profundas, são necessários cabos estanques de alta qualidade para garantir que o desempenho seja mantido sob alta pressão.
Ambiente especial: Se o cabo precisar trabalhar em temperaturas extremas ou ambientes de corrosão química, será necessário um cabo estanque personalizado.
Tendência de desenvolvimento técnico de cabo estanque/cabo à prova d’água/cabo submersível
Atualmente, os pesquisadores da TST CABLES estão trabalhando para desenvolver materiais de cabos estanques de alto desempenho para atender às necessidades do mercado futuro. Por exemplo:
Cabo impermeável de polímero de alto desempenho: Desenvolva novos materiais poliméricos, como poliuretano modificado (TPU), poliimida (PI), etc., para melhorar a resistência à água, resistência química e resistência mecânica do cabo.
Cabo à prova d’água de nanomateriais: Use nanotecnologia para melhorar as propriedades mecânicas e à prova d’água do cabo, como adicionando nanopartículas para melhorar a microestrutura do material.
Cabo à prova d’água de material de base biológica: explore o uso de polímeros de base biológica para substituir materiais plásticos tradicionais e reduzir o impacto no meio ambiente.
Cabo estanque de material degradável: Desenvolva materiais de cabo estanques que possam ser degradados naturalmente sob certas condições para reduzir os danos dos resíduos ao meio ambiente.
Cabo microestanque: Com o desenvolvimento da tecnologia microeletrônica, os cabos estanques tendem a ser menores em tamanho e são adequados para aplicações que exigem design compacto.
Cabo leve e à prova d’água: reduza o peso do cabo otimizando a seleção de materiais e o design estrutural, melhore a portabilidade e a conveniência da instalação.
Componentes modulares de cabos estanques: Desenvolva componentes modulares destacáveis e substituíveis para facilitar o reparo e a atualização de cabos e reduzir os custos de manutenção.
Cabo estanque com sensores integrados: sensores integrados de temperatura, umidade, pressão e outros para obter monitoramento em tempo real do status de operação do cabo e alerta precoce de possíveis falhas.
Cabo estanque para comunicação sem fio: usando tecnologia de comunicação sem fio, o cabo pode transmitir dados remotamente, o que é conveniente para gerenciamento e manutenção remotos.
Cabo estanque de fabricação inteligente: usando equipamentos avançados de produção automatizada para melhorar a eficiência da produção e a qualidade do produto e reduzir os custos de produção.
Cabo estanque de alta tensão: desenvolvimento de cabos estanques adequados para níveis de tensão mais altos para atender às necessidades de transmissão e distribuição de energia.
Cabo estanque para transmissão de alta frequência: otimiza o design do cabo, melhora a taxa de transmissão de dados e a integridade do sinal, adequado para redes de comunicação de alta velocidade.
Cabo composto multifuncional à prova d’água: integra múltiplas funções, como à prova d’água, à prova de fogo e prevenção de mordidas de ratos, para melhorar o desempenho abrangente do cabo.
Exploração em alto mar: com o desenvolvimento da ciência marinha, a aplicação de cabos estanques na exploração em alto mar, observação do fundo do mar e outros aspectos será mais ampla.
Nova indústria de energia: nas áreas de novas energias, como energia eólica offshore e geração de energia oceânica, a demanda por cabos estanques continuará a crescer.
Ambiente extremo: desenvolvimento de cabos estanques adequados para ambientes especiais, como temperaturas extremas e alta pressão, para atender às necessidades de aplicações especiais.
Como escolher um cabo estanque?
Ao escolher um cabo estanque, os usuários devem determinar o grau apropriado com base nos requisitos reais da aplicação. Considerando as condições ambientais (como profundidade da água, pressão da água, mudanças de temperatura, etc.) que o cabo enfrentará, bem como a vida útil esperada, é crucial escolher o grau estanque apropriado.
A classificação de um cabo estanque é determinada principalmente por seu desempenho de proteção, incluindo classificação IP e capacidade de suportar pressão de água. Essas classificações ajudam os usuários a escolher os produtos de cabo mais adequados de acordo com os requisitos específicos da aplicação, garantindo uma operação segura e confiável em vários ambientes subaquáticos ou úmidos. Se você não tiver certeza de como escolher o cabo estanque certo, pode se comunicar com os engenheiros técnicos seniores da TST cables por e-mail para obter soluções e solicitar amostras grátis.
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