Durante a operação de cabos ópticos e elétricos, o fator mais significativo que leva à degradação do desempenho é a penetração de umidade. A entrada de água em um cabo óptico pode aumentar a atenuação da fibra; a entrada de água em um cabo elétrico pode reduzir o desempenho do isolamento do cabo, afetando sua operação. Portanto, unidades de bloqueio de água, como materiais absorventes de água, são projetadas no processo de fabricação de cabos ópticos e elétricos para impedir a penetração de umidade ou água, garantindo a segurança operacional.
As principais formas de produtos de materiais absorventes de água incluem pó absorvente de água,fita de bloqueio de água, fio bloqueador de água, e graxa bloqueadora de água do tipo inchamento, etc. Dependendo do local de aplicação, um tipo de material bloqueador de água pode ser usado, ou vários tipos diferentes podem ser usados simultaneamente para garantir o desempenho à prova d'água dos cabos.
Com a rápida aplicação da tecnologia 5G, o uso de cabos ópticos está se tornando cada vez mais difundido e os requisitos para eles estão se tornando mais rigorosos. Principalmente com a introdução de requisitos ecológicos e de proteção ambiental, os cabos ópticos totalmente secos estão se tornando cada vez mais populares no mercado. Uma característica significativa dos cabos ópticos totalmente secos é que eles não utilizam graxa impermeabilizante do tipo enchimento ou graxa impermeabilizante do tipo expansão. Em vez disso, fitas e fibras impermeabilizantes são utilizadas para impermeabilizar toda a seção transversal do cabo.
A aplicação de fitas impermeabilizantes em cabos e cabos ópticos é bastante comum, existindo abundante literatura científica sobre o assunto. No entanto, há relativamente menos pesquisas relatadas sobre fios impermeabilizantes, particularmente sobre materiais de fibra impermeabilizante com propriedades superabsorventes. Devido à sua fácil desmoldagem durante a fabricação de cabos ópticos e elétricos e ao processamento simples, os materiais de fibra superabsorvente são atualmente o material impermeabilizante preferido na fabricação de cabos e cabos ópticos, especialmente cabos ópticos secos.
Aplicação na fabricação de cabos de energia
Com o fortalecimento contínuo da construção de infraestrutura na China, a demanda por cabos de energia para projetos de suporte continua a aumentar. Os cabos são geralmente instalados por enterramento direto, em valas, túneis ou métodos aéreos. Eles estão inevitavelmente em ambientes úmidos ou em contato direto com água, e podem até mesmo ficar imersos em água por curto ou longo prazo, fazendo com que a água penetre lentamente no interior do cabo. Sob a ação de um campo elétrico, estruturas semelhantes a árvores podem se formar na camada de isolamento do condutor, um fenômeno conhecido como water treeing. Quando as water treeing crescem até certo ponto, elas levam à quebra do isolamento do cabo. O water treeing é agora reconhecido internacionalmente como uma das principais causas do envelhecimento dos cabos. Para melhorar a segurança e a confiabilidade do sistema de fornecimento de energia, o projeto e a fabricação dos cabos devem adotar estruturas de bloqueio de água ou medidas de impermeabilização para garantir que o cabo tenha um bom desempenho de bloqueio de água.
As trajetórias de penetração de água em cabos podem geralmente ser divididas em dois tipos: penetração radial (ou transversal) através da bainha e penetração longitudinal (ou axial) ao longo do condutor e do núcleo do cabo. Para o bloqueio radial (transversal) da água, uma bainha abrangente de bloqueio de água, como uma fita composta de alumínio e plástico enrolada longitudinalmente e posteriormente extrudada com polietileno, é frequentemente utilizada. Se for necessário um bloqueio radial completo da água, uma estrutura de bainha metálica é adotada. Para cabos comumente utilizados, a proteção contra bloqueio de água concentra-se principalmente na penetração longitudinal (axial) da água.
Ao projetar a estrutura do cabo, as medidas de impermeabilização devem levar em consideração a resistência à água na direção longitudinal (ou axial) do condutor, a resistência à água fora da camada de isolamento e a resistência à água em toda a estrutura. O método geral para condutores bloqueadores de água é preencher materiais bloqueadores de água dentro e na superfície do condutor. Para cabos de alta tensão com condutores divididos em setores, recomenda-se o uso de fio bloqueador de água como material bloqueador de água no centro, conforme mostrado na Figura 1. O fio bloqueador de água também pode ser aplicado em estruturas de bloqueio de água de estrutura completa. Ao colocar fio bloqueador de água ou cabos bloqueadores de água tecidos com fio bloqueador de água nas lacunas entre os vários componentes do cabo, os canais para o fluxo de água ao longo da direção axial do cabo podem ser bloqueados para garantir que os requisitos de estanqueidade longitudinal sejam atendidos. O diagrama esquemático de um cabo bloqueador de água de estrutura completa típico é mostrado na Figura 2.
Nas estruturas de cabos mencionadas acima, materiais fibrosos absorventes de água são utilizados como unidade de bloqueio de água. O mecanismo se baseia na grande quantidade de resina superabsorvente presente na superfície do material fibroso. Ao entrar em contato com a água, a resina se expande rapidamente, chegando a de 10 a 15 vezes seu volume original, formando uma camada fechada de bloqueio de água na seção transversal circunferencial do núcleo do cabo, bloqueando os canais de penetração de água e impedindo a difusão e a expansão da água ou do vapor d'água ao longo da direção longitudinal, protegendo assim o cabo de forma eficaz.
Aplicação em Cabos Ópticos
O desempenho da transmissão óptica, o desempenho mecânico e o desempenho ambiental dos cabos ópticos são os requisitos mais básicos de um sistema de comunicação. Uma medida para garantir a vida útil de um cabo óptico é evitar que a água penetre na fibra óptica durante a operação, o que causaria aumento das perdas (ou seja, perda de hidrogênio). A intrusão de água afeta os picos de absorção de luz da fibra óptica na faixa de comprimento de onda de 1,3 μm a 1,60 μm, levando ao aumento das perdas na fibra óptica. Essa faixa de comprimento de onda cobre a maioria das janelas de transmissão utilizadas nos sistemas de comunicação óptica atuais. Portanto, o projeto de uma estrutura à prova d'água torna-se um elemento-chave na construção de cabos ópticos.
O projeto da estrutura de bloqueio de água em cabos ópticos é dividido em projeto de bloqueio de água radial e projeto de bloqueio de água longitudinal. O projeto de bloqueio de água radial adota uma bainha de bloqueio de água abrangente, ou seja, uma estrutura com fita composta de alumínio-plástico ou aço-plástico enrolada longitudinalmente e então extrudada com polietileno. Simultaneamente, um tubo solto feito de materiais poliméricos como PBT (tereftalato de polibutileno) ou aço inoxidável é adicionado fora da fibra óptica. No projeto da estrutura longitudinal à prova d'água, a aplicação de múltiplas camadas de materiais de bloqueio de água é considerada para cada parte da estrutura. O material de bloqueio de água dentro do tubo solto (ou nas ranhuras de um cabo tipo esqueleto) é alterado de graxa de bloqueio de água do tipo enchimento para material de fibra absorvente de água para o tubo. Um ou dois fios de fio de bloqueio de água são colocados paralelamente ao elemento de reforço do núcleo do cabo para evitar que o vapor de água externo penetre longitudinalmente ao longo do elemento de reforço. Se necessário, fibras impermeáveis também podem ser colocadas nos espaços entre os tubos soltos trançados para garantir que o cabo óptico passe em rigorosos testes de penetração de água. A estrutura de um cabo óptico totalmente seco geralmente utiliza um tipo de trançado em camadas, como mostrado na Figura 3.
Horário da publicação: 28/08/2025