Esquema de Control de Calidad y Pruebas de Cables Eléctricos

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​I. Antecedentes del problema​
Los cables eléctricos son el medio de transmisión central de los sistemas de energía. Su rendimiento de calidad determina directamente la estabilidad del suministro de energía, la seguridad operativa, la vida útil del equipo y la capacidad de prevenir accidentes de seguridad, como incendios. Los cables de baja calidad llevan a una serie de problemas graves, incluyendo un aumento en la resistencia, una generación excesiva de calor, la ruptura de la aislación, un mayor riesgo de incendio y una interferencia de señales agravada. Por lo tanto, es crucial establecer un sistema de control y prueba de calidad científico, riguroso y completo que abarque desde las materias primas hasta los productos terminados.

​II. Objetivos del esquema​

1. ​Garantía de origen:​​ Asegurar que todas las materias primas utilizadas en la producción de cables cumplan con los más altos estándares nacionales e industriales (por ejemplo, GB/T 3956, GB/T 12706, GB/T 19666, etc.).
2. ​Control de proceso:​​ Monitorear eficazmente los parámetros clave del proceso y la calidad de las etapas intermedias durante la producción.
3. ​Fiabilidad del producto:​​ Asegurar que todos los indicadores clave de rendimiento de los cables terminados, incluyendo los aspectos eléctricos, físicos, mecánicos y de resistencia al fuego, cumplan o superen los requisitos de diseño y contrato.
4. ​Gestión de riesgos:​​ Identificar posibles defectos a través de pruebas sistemáticas para evitar que los productos no conformes lleguen al mercado y mitigar los riesgos de uso.
5. ​Rastreabilidad:​​ Establecer un sistema completo de registro de pruebas de calidad para lograr la rastreabilidad de los lotes de materias primas clave y los resultados de las pruebas de producto.

​III. Soluciones principales: Control y prueba de calidad de cables eléctricos​

​​(A) Control y prueba de calidad de materias primas (control de origen)​​

• ​1. Cualificación y evaluación de proveedores:​​
• Seleccionar proveedores calificados con un Sistema de Gestión de Calidad sólido (por ejemplo, certificación ISO 9001), capacidad de suministro estable y buena reputación en la industria.
• Realizar inspecciones de muestreo periódicas sin previo aviso o verificación por terceros de los materiales del proveedor.
• ​2. Prueba de materias primas clave:​​
• ​Material conductor (cobre/aluminio en barra/hilo):​​
• ​Pruebas:​​ Análisis de composición química (contenido de cobre, elementos impuros), propiedades mecánicas (resistencia a la tracción, elongación, flexión repetida), medición de resistividad (a 20°C).
• ​Referencia de normas:​​ GB/T 3953 (Hilo de cobre redondo para usos eléctricos), GB/T 3954 (Barras de aluminio para usos eléctricos), GB/T 3956 (Conductores de cables aislados), etc.
• ​Métodos de prueba:​​ Analizadores químicos (por ejemplo, espectrómetro), máquina de ensayo de tracción, puente de Wheatstone o medidor de resistencia preciso.
• ​Materiales de aislamiento y cubierta (PVC, XLPE, PE, LSZH, etc.):​​
• ​Pruebas:​​
• Propiedades físicas: Apariencia, densidad, uniformidad de espesor, resistencia a la tracción y elongación en rotura, comparación de rendimiento antes/después del envejecimiento.
• Propiedades eléctricas: Resistividad volumétrica/superficial.
• Propiedades térmicas: Deformación térmica, prueba de fijación (para XLPE), prueba de impacto/flexión a bajas temperaturas.
• Rendimiento al fuego (para LSZH/materiales ignífugos): Índice de oxígeno, densidad de humo, contenido de gases ácidos, contenido de halógenos (para requerimientos sin halógenos).
• ​Referencia de normas:​​ GB/T 8815 (Compuestos de polivinil cloro no plastificados), GB/T 15065 (Compuestos de aislamiento de polietileno reticulado), GB/T 18380 (Pruebas de cables eléctricos en condiciones de fuego - prueba de llama única), GB/T 17651 (Medición de la densidad de humo), GB/T 17650 (Materiales y productos sin halógenos, de bajo humo), y otras normas aplicables.
• ​Métodos de prueba:​​ Máquina universal de ensayo de materiales, horno de envejecimiento, probador de resistividad, dispositivo de prueba de fijación, analizador de índice de oxígeno, cámara de densidad de humo, analizadores químicos.
• ​Material de blindaje (cinta de cobre/hilo):​​ Espesor, resistencia, tasa de cobertura.
• ​Materiales de relleno/acolchado:​​ Resistencia al agua (si aplica), resistencia mecánica, compatibilidad.
• ​3. Requisitos de prueba:​​
• Todas las materias primas entrantes deben ir acompañadas del Certificado de Análisis (COA)/Certificado de Conformidad (COC) del proveedor.
• Realizar una inspección de muestreo por lote a la recepción según planes de muestreo definidos (por ejemplo, GB/T 2828.1). La frecuencia de muestreo puede aumentarse o implementarse una inspección completa del lote para materiales críticos (por ejemplo, conductor, material de aislamiento principal).
• Las materias primas que no pasen la inspección están estrictamente prohibidas para su uso en la producción.

​​(B) Control de calidad del proceso de producción (monitoreo del proceso)​​

• ​1. Monitoreo de parámetros de proceso clave:​​
• Trenzado del conductor: Relación de torcimiento, diámetro exterior, compactación (conductor).
• Proceso de extrusión: Configuración y control de temperatura por zona, presión de extrusión, velocidad de línea, proceso de enfriamiento (impacta significativamente en la cristalinidad).
• Proceso de reticulación (para XLPE): Dosis de irradiación/temperatura y tiempo de vulcanización (crítico para el grado de reticulación), condiciones de enfriamiento.
• Proceso de blindaje: Tasa de cobertura, calidad de superposición.
• Cablando: Longitud de torcimiento, estabilidad del núcleo.
• Extrusión de la cubierta: Uniformidad de espesor, calidad de superficie, legibilidad de impresión.
• ​2. Muestreo de proceso:​​
• Establecer puntos de inspección en línea o fuera de línea en etapas críticas (por ejemplo, después de la extrusión, reticulación, cablando, revestimiento).
• ​Elementos de muestreo comunes:​​ Espesor y excentricidad de aislamiento/cubierta, diámetro exterior, dimensiones estructurales, apariencia (defectos de superficie), prueba de chispa/prueba de tensión (en línea/fuera de línea), muestreo de propiedades físicas parciales (por ejemplo, tracción).

​​(C) Control y prueba de calidad de cables terminados (verificación final)​​

• ​1. Pruebas de tipo (para nuevos productos o primer lote de contratos importantes):​​ Realizar todas las pruebas especificadas en las normas relevantes (por ejemplo, GB/T 12706.1/2) para verificar exhaustivamente la conformidad del diseño.
• ​2. Pruebas de rutina (por lote / por tambor / por carrete):​​
• ​Elementos clave:​​
• Prueba de resistencia DC del conductor: Medir la resistencia de cada conductor para verificar el cumplimiento de los requisitos de sección nominal (GB/T 3956). Esto es fundamental para los cálculos de capacidad y calentamiento.
• Prueba de descargas parciales (esencial para cables de media y alta tensión): Detectar defectos minúsculos dentro del aislamiento que puedan llevar a fallos a largo plazo (GB/T 3048.8, GB/T 12706). ¡Extremadamente importante!
• Prueba de tensión (prueba de resistencia a tensión):
• Tensión alterna de frecuencia de red: La más común. Aplicar múltiples veces la tensión nominal (por ejemplo, 2.5U₀) durante un período especificado (por ejemplo, 5 min). El aislamiento no debe romperse.
• Tensión continua (aplicaciones específicas): Utilizada para ciertos tipos de cables o como complemento de las pruebas de CA.
• Medición de resistencia de aislamiento: Medir la resistencia entre el conductor y el blindaje/cubierta metálica/tierra, reflejando las propiedades básicas de aislamiento del material (GB/T 3048.5/6).
• ​3. Pruebas de muestra (muestreo por lote o pruebas periódicas):​​
• ​Rendimiento eléctrico:​​
• Medición de capacitancia (si aplica).
• Medición de tangente delta (tan δ) (especialmente para cables de alta tensión).
• ​Dimensiones estructurales y propiedades físicas:​​
• Medición del espesor de aislamiento y cubierta: Asegurar el cumplimiento de los requisitos mínimos de diseño.
• Medición del diámetro exterior: Control de tolerancias.
• Pruebas de rendimiento físico y mecánico:
• Resistencia a la tracción y elongación en rotura (aislamiento/cubierta) antes/después del envejecimiento: Indicadores clave, reflejan la capacidad de anti-envejecimiento y la dureza del material (GB/T 2951.1).
• Prueba de fijación (esencial para el aislamiento de XLPE): Verificar el cumplimiento del grado de reticulación (GB/T 2951.21).
• Prueba de impacto/flexión a bajas temperaturas: Evaluar la fragilidad del material a bajas temperaturas.
• Prueba de flexión/bajada: Simular las condiciones de instalación y operación para probar la flexibilidad del cable (GB/T 12527).
• Prueba de flexión: Verificar el radio mínimo de flexión permitido (generalmente realizada en el cable terminado).
• Pruebas de rendimiento al fuego (según los requisitos de diseño):
• Prueba de llama vertical simple (GB/T 18380.1 series).
• Prueba de llama agrupada (GB/T 18380.3 series).
• Prueba de densidad de humo (GB/T 17651).
• Pruebas de rendimiento sin halógenos, de bajo humo (contenido de gases ácidos, valor de pH, conductividad, transmisión de luz, contenido de halógenos - GB/T 17650).
• ​Examen estructural:​​ Estructura del conductor, tasa de cobertura del blindaje, disposición del núcleo, densidad de relleno, capa de armadura metálica (dimensiones, longitud de torcimiento, espacio de solape), etc.
• ​4. Proceso de prueba:​​
• Asignar una identificación única por lote/tambor/carrete de cable terminado.
• Seleccionar muestras representativas según planes de muestreo definidos (según GB/T 2828.1 o requisitos contractuales).
• Realizar pruebas en laboratorios acreditados, siguiendo las normas nacionales, industriales, empresariales o acuerdos técnicos contractuales actuales y válidos.
• Todos los elementos de prueba deben tener criterios de aprobación/rechazo claramente definidos.
• Registrar los resultados de las pruebas en el informe de prueba del producto terminado.

​​(D) Verificación e inspección por tercero (opcional pero recomendado)​​

• Para proyectos importantes, cables de alto valor utilizados en ubicaciones críticas o a solicitud específica del usuario:
• Contratar instituciones de prueba independientes acreditadas (por ejemplo, con acreditación CNAS/CMA) para realizar muestreo/re-prueba de materias primas entrantes o productos terminados.
• Comisionar agencias de inspección profesionales para ser testigos y realizar observación in situ (auditoría/vigilancia) durante la producción de cables (especialmente procesos clave) y las pruebas finales.

​IV. Garantía de la agencia y el equipo de pruebas de calidad​

• ​Acreditación:​​ Los laboratorios que realizan tareas de prueba deben poseer la acreditación relevante (por ejemplo, CNAS, CMA).
• ​Requisitos de equipo:​​ Equipados con equipos de prueba completos y totalmente funcionales de la precisión requerida, calibrados y verificados regularmente (según procedimientos JJG):
• Equipos de prueba de alta tensión (CA de frecuencia de red, CC, impulsos, sistemas de descargas parciales).
• Puentes de precisión, medidores de resistencia.
• Máquinas universales de ensayo de materiales (con cámaras de alta/baja temperatura y hornos de envejecimiento).
• Equipo de prueba de fijación.
• Equipos de prueba de fuego.
• Herramientas de medición de precisión (calibradores, proyectores).
• Instrumentos de análisis químico (espectrómetro, titulador, cromatógrafo de iones, etc.).
• Espesímetros (láser, ultrasonido).
• ​Requisitos de personal:​​ El personal de pruebas debe estar profesionalmente capacitado, ser competente en normas y procedimientos de operación, y poseer certificaciones válidas.

​V. Manejo de productos no conformes​

• Identificar y aislar cualquier producto encontrado no conforme en cualquier etapa (materias primas, proceso, productos terminados).
• Realizar una revisión de no conformidad para analizar la causa raíz.
• Basándose en la conclusión de la revisión, implementar una de las siguientes acciones: Re-trabajo/Reparación (si es factible tras la evaluación y el rendimiento central no se ve afectado), Rebaja/Uso como concesión (solo para escenarios no críticos con aprobación del usuario), o Desecho.
• Prohibir estrictamente que los productos no conformes lleguen al sitio del proyecto en cualquier forma.

​VI. Registros y rastreabilidad​

• Establecer registros electrónicos y físicos completos de todas las inspecciones, incluyendo al menos:
• Información del proveedor de materias primas, número de lote, número de orden de compra, informes de prueba de materias primas.
• Número de lote de producción, registros de operaciones (parámetros clave), registros de inspección de proceso.
• Identificación del producto terminado (tipo, especificación, longitud, fecha de fabricación, número de lote/tambor/carrete), informe de prueba de producto terminado completo (que cubra todos los resultados de pruebas obligatorias y opcionales), copia del informe de prueba de tipo (si aplica).
• Informes de prueba/inspección de terceros.
• Mantener archivos durante el período definido (generalmente no menos que el ciclo de vida esperado del producto) para garantizar la rastreabilidad de la calidad del producto. En caso de problemas de calidad, permitir un rastreo rápido hacia atrás a los lotes de materias primas, las condiciones de producción y los datos de prueba.