Araldite® CW 1302 / Aradur® HY 1300 para transformadores secos para ferrocarriles y encapsulación de equipos eléctricos

Los transformadores auxiliares de tracción, reactores y equipos eléctricos para señalización y medición instalados en atmósferas potencialmente explosivas en vehículos ferroviarios imponen requisitos exigentes a los materiales de encapsulación aislante. El material debe mantener la integridad del aislamiento eléctrico bajo ciclos térmicos a largo plazo, cumplir con las normas de seguridad contra incendios ferroviarias y disipar eficazmente el calor generado por los devanados o los módulos electrónicos dentro de espacios limitados. Como sistema de fundición epoxi prellenado y libre de disolventes, Araldite® CW 1302 Resina / Aradur® HY 1300 Endurecedor ofrece un perfil de propiedades estrechamente alineado con estas demandas.

El sistema fue preseleccionado principalmente basándose en varias propiedades clave verificadas por métodos de prueba estándar.

Térmicamente, la temperatura de transición vítrea por DSC es de 74–76 °C, la clase de temperatura del sistema es UL 1446 Clase 180 (H) y el índice de temperatura es de 181 °C (IEC 60216). Esto indica que las piezas fundidas poseen un margen certificado de envejecimiento térmico a largo plazo dentro del aumento de temperatura de diseño de un sistema de aislamiento de Clase H. Para transformadores auxiliares de tracción cuyas temperaturas de devanado pueden acercarse o superar continuamente los 120–130 °C, esta clasificación proporciona un límite de seguridad fundamental. La conductividad térmica de 0.87–0.89 W/mK se sitúa en el rango medio-alto para sistemas epoxi rellenos y ayuda a conducir el calor desde el interior del devanado hacia las vías de disipación superficial, retardando el desarrollo de puntos calientes locales.

En seguridad contra incendios, el sistema cuenta con la certificación específica para ferrocarriles EN 45545-2 R22 HL2 / R23 HL3, alcanza UL 94 V0 a 3.0 mm de espesor y tiene un índice de oxígeno (LOI) del 36.1%. Para transformadores secos montados debajo de compartimentos de pasajeros o dentro de las carrocerías, R22 y R23 corresponden a diferentes niveles de peligro de uso y ubicación del material, mientras que HL2/HL3 establece límites aceptables para la densidad y toxicidad del humo. Estos datos indican que el material se evalúa no solo por su inflamabilidad sino también por los peligros secundarios de incendio en condiciones de fuego.

Eléctricamente y contra la humedad, la resistividad volumétrica es de 1×10¹⁴ Ω·cm a 25 °C, el CTI supera los 600 y la absorción de agua después de 1 día a 23 °C es solo del 0.03–0.05%. La baja absorción de agua es particularmente crítica para equipos ferroviarios expuestos a entornos exteriores o de temperatura-humedad fluctuante: la absorción de humedad reduce simultáneamente la resistividad volumétrica y aumenta la pérdida dieléctrica, y la baja absorción de este sistema sustenta la fiabilidad del aislamiento a largo plazo. Además, el sistema mixto tiene un tiempo de gelificación de 50–75 minutos a 40 °C y una vida útil (tiempo hasta 15.000 mPas) de 36–38 minutos, lo que proporciona una ventana de proceso razonable para el moldeo por vacío de devanados de tamaño mediano sin un tiempo abierto excesivo que pueda provocar la sedimentación incontrolada del relleno.

En producción, el sistema se procesa mediante moldeo por vacío. Los siguientes parámetros se establecen de acuerdo con las directrices de procesamiento de la TDS y las prácticas de ingeniería generales para el moldeo por vacío; no introducen requisitos más allá de la TDS, sino que operacionalizan su lógica.

Precalentamiento y homogeneización de la resina. Araldite CW 1302 contiene cargas inorgánicas que inevitablemente se asientan durante el almacenamiento. Antes de su uso, la resina se calienta en su envase original a 40–50 °C (por ejemplo, durante la noche) para reducir la viscosidad a un nivel adecuado para la agitación y la transferencia, y para redispersar la carga asentada. El precalentamiento no debe superar los 50 °C para evitar efectos adversos en la estabilidad de almacenamiento. La agitación debe abarcar toda la profundidad del envase para asegurar que la carga inferior se reincorpore a la fase líquida. En los tanques de almacenamiento del equipo, se mantiene una agitación suave intermitente durante el moldeo para evitar la resedimentación de la carga, lo que distorsionaría la relación de dosificación.

Mezcla y desgasificación. La dosificación es por peso a 100:11 (resina:endurecedor) o por volumen a 100:19. Después de una mezcla exhaustiva, se realiza una desgasificación breve bajo vacío de 5–10 mbar. El propósito no es solo eliminar las macroburbujas introducidas por la mezcla mecánica, sino también eliminar los microvacíos arrastrados en las superficies de las partículas de carga y en la interfaz resina-endurecedor. Para el encapsulado de devanados de transformadores secos, los vacíos residuales en regiones de campo eléctrico concentrado actúan como sitios de iniciación de descargas parciales; el bajo contenido de burbujas después de la desgasificación proporciona una base a nivel de material para la resistencia a descargas parciales a largo plazo del aislamiento del devanado.

Moldeo y curado. La mezcla desgasificada se inyecta en un molde/cavidad de devanado precalentado bajo vacío o asistencia de presión. El ciclo de curado recomendado por la TDS es de 24 horas a temperatura ambiente (aproximadamente 25 °C) seguido de 6 horas a 60 °C. La etapa inicial de gelificación a temperatura ambiente permite que la red se forme bajo una tensión interna relativamente baja, mientras que el postcurado posterior a 60 °C impulsa el entrecruzamiento más cerca de la finalización, produciendo baja contracción y un buen acabado superficial. La condición mínima de curado es de 48 horas a 25 °C, aplicable a talleres sin capacidad de calefacción o a piezas grandes de pared delgada muy sensibles a la deformación. La adecuación del curado debe liberarse basándose en la medición de la temperatura de transición vítrea en la pieza fundida real en lugar de la adhesión nominal a un perfil de tiempo-temperatura únicamente, ya que diferentes historias de gelificación y curado conducen a diferentes densidades de entrecruzamiento y valores finales de Tg.

En atmósferas potencialmente explosivas, la capa de encapsulación del equipo eléctrico sirve para aislar físicamente los circuitos que pueden producir chispas o temperaturas elevadas de la atmósfera explosiva. La idoneidad del sistema en este escenario surge de la intersección de tres propiedades. Primero, la resistividad volumétrica curada y la rigidez dieléctrica (26–28 kV/mm, placa de 2 mm) proporcionan una barrera aislante adecuada a través de la encapsulación. Segundo, la baja absorción de agua hace que la pieza encapsulada sea resistente a las disminuciones de la resistencia de aislamiento o a las fugas superficiales causadas por la absorción de humedad durante el servicio a largo plazo. Tercero, la clasificación de inflamabilidad UL 94 V0 y el alto índice de oxígeno reducen el riesgo de que la propia encapsulación actúe como fuente de ignición o ruta de propagación de llama. La TDS enumera explícitamente "dispositivos eléctricos que operan en entornos potencialmente explosivos" como una aplicación principal, y en la práctica industrial el sistema se evalúa frecuentemente como un candidato epoxi para diseños de encapsulación a prueba de explosiones (Ex m).

El valor de Araldite CW 1302 / Aradur HY 1300 en encapsulación de transformadores secos ferroviarios y encapsulación eléctrica a prueba de explosiones no reside en un valor extremo de una sola propiedad, sino en el equilibrio que logra entre clase térmica, cumplimiento de incendios, aislamiento eléctrico, baja absorción de humedad y una ventana de proceso manejable. UL 1446 Clase 180 (H) y EN 45545-2 HL2/HL3 establecen bases de rendimiento verificadas por terceros desde las perspectivas del envejecimiento térmico a largo plazo y la seguridad contra incendios ferroviaria, respectivamente. El proceso de moldeo por vacío traduce el bajo potencial de vacío del sistema y la estabilidad de dispersión de la carga en resistencia práctica a descargas parciales del aislamiento del devanado. La baja absorción de agua y el alto CTI proporcionan redundancia a nivel de material para la fiabilidad del aislamiento a largo plazo en atmósferas húmedas, contaminadas o explosivas. Para transformadores secos de tamaño pequeño a mediano y módulos eléctricos a prueba de explosiones que deben satisfacer simultáneamente la gestión térmica, la seguridad contra incendios y el aislamiento eléctrico dentro de volúmenes limitados, este sistema ofrece una opción de encapsulación respaldada por datos basados en estándares.