Tipos de cables eléctricos marinos

Un cable marino debe funcionar en un lugar donde puedan coexistir humedad, sal, vibraciones, productos químicos, cargas mecánicas y un espacio de instalación restringido. Por lo tanto, seleccionar únicamente por tamaño de conductor o voltaje puede dejar sin resolver importantes riesgos ambientales y de seguridad. Los compradores también deben distinguir el cableado a bordo de los cables instalados en estructuras marinas o sumergidos permanentemente bajo el mar. Las siguientes secciones clasifican los cables eléctricos marinos por función, explican las construcciones protectoras disponibles y muestran cómo combinar cada cable marino con aplicaciones de automatización, energía, petróleo y gas y energía eólica marina.

Clasifique los tipos de cables marinos según el trabajo que realizan

La terminología de cables marinos puede resultar confusa porque algunos nombres describen la función del circuito, mientras que otros describen un material o una característica protectora. Potencia, control, instrumentación y comunicación son categorías funcionales. Las construcciones blindadas, flexibles, impermeables, resistentes al aceite, retardantes de llama y con bajo nivel de humo son opciones de rendimiento que se pueden aplicar a varias categorías funcionales. Una especificación práctica debería identificar primero lo que debe llevar el cable y luego definir la protección requerida para su zona de instalación.

Cables de distribución de energía y energía submarina

Los cables de energía marina distribuyen energía eléctrica desde generadores, transformadores o tableros de distribución a motores, iluminación, bombas, maquinaria de cubierta y sistemas auxiliares. Los cables de bajo voltaje comúnmente sirven para la distribución local, mientras que los sistemas de voltaje medio se pueden usar cuando las clasificaciones de los equipos o las distancias de transmisión hacen que un voltaje más alto sea más práctico. El área del conductor debe seleccionarse según la corriente de carga, la caída de voltaje, la resistencia a cortocircuitos, el método de instalación, el agrupamiento y la temperatura ambiente, en lugar de solo la corriente de carga.

Los cables de energía submarinos forman un grupo separado porque están diseñados para cargas de instalación y servicio submarino continuo. El La gama de cables submarinos de alto voltaje incluye conductores de cobre o aluminio, configuraciones de uno o tres núcleos, aislamiento XLPE, capas de bloqueo de agua y armadura metálica. Las aplicaciones enumeradas incluyen conexiones eólicas marinas, interconexiones costeras e insulares, redes submarinas de energía renovable y suministro de energía a plataformas marinas.

Cables de control e instrumentación

Los cables de control transportan comandos, señales de estado y funciones de enclavamiento entre paneles de control, actuadores, relés, válvulas y maquinaria. Los cables de instrumentación sirven para circuitos de medición sensibles asociados con presión, temperatura, flujo, nivel y otras variables de proceso. Aunque sus funciones se superponen, los circuitos de instrumentación a menudo requieren un control más estricto de la interferencia electromagnética y la diafonía entre pares.

Un diseño apantallado o trenzado puede proteger señales de bajo nivel cuando la ruta pasa cerca de motores, variadores de frecuencia, alimentadores de energía o equipos de conmutación. El La página Cable de control flexible describe opciones multinúcleo, blindadas, blindadas y libres de halógenos con bajo nivel de humo. También identifica versiones resistentes a la niebla salina y a la humedad para plataformas marinas y sistemas de automatización marina.

Cables de comunicación y fibra óptica

Los cables de comunicación soportan redes de datos, sistemas de monitoreo, alarmas, equipos de navegación, comunicaciones de plataformas y enlaces entre activos costa afuera. Los cables de datos de cobre pueden ser adecuados para enlaces más cortos, pero la fibra óptica proporciona una alta capacidad de datos sin conducir corriente eléctrica y no se ve afectada por interferencias electromagnéticas. Su rendimiento aún depende de una protección mecánica adecuada, bloqueo de agua, métodos de terminación y enrutamiento.

Para enlaces submarinos y de larga distancia, un El cable de fibra óptica costa afuera puede incorporar una unidad óptica, un compuesto de relleno, un miembro resistente, una barrera impermeable, una armadura de alambre de acero y una funda exterior de PE. Se pueden considerar estructuras livianas, con blindaje simple y con blindaje doble según la profundidad de instalación, las condiciones del fondo marino, la carga de tracción y la exposición a daños externos.

Cables marinos de servicio especial

Los nombres de cables de servicios especiales describen el desempeño ambiental o mecánico en lugar del equipo conectado. Los cables flexibles se utilizan cuando el movimiento, la vibración o el tendido difícil hacen que una construcción rígida sea inadecuada. Los diseños blindados añaden resistencia al impacto, aplastamiento, tensión y otras fuerzas externas, pero las capas adicionales aumentan el diámetro, el peso y la rigidez a la flexión.

Los cables resistentes al fuego y retardantes de llama también sirven para diferentes propósitos. La construcción retardante de llama limita la propagación de las llamas, mientras que un cable resistente al fuego está destinado a preservar el funcionamiento del circuito durante un período de prueba definido. Por lo tanto, la iluminación de emergencia, las alarmas, los sistemas de apagado y las comunicaciones críticas pueden requerir evidencia diferente a la de los circuitos de control o energía ordinarios.

Haga coincidir la construcción del cable marino con la zona de exposición

Un cable instalado dentro de una sala de equipos protegida enfrenta condiciones diferentes a las de uno tendido a través de una cubierta abierta, a través de una zona de chapoteo, por una torre de turbina o a lo largo del lecho marino. La clasificación ambiental debe considerar la inmersión continua, la pulverización intermitente, la condensación, la exposición a los rayos ultravioleta, la temperatura, los productos químicos, la vibración, la abrasión y el impacto potencial. Llamar cable marino a cada producto para zonas húmedas no es suficiente porque la resistencia ocasional a la humedad no demuestra automáticamente su idoneidad para la inmersión permanente.

Cuando la entrada de humedad sea el principal riesgo, El cable impermeable utiliza estructuras de aislamiento o sellado resistentes al agua para ayudar a proteger los conductores en instalaciones húmedas, exteriores, subterráneas o marinas. La construcción requerida aún depende de si la exposición involucra humedad, rociado directo, inundación temporal o presión continua bajo el agua. Las uniones, prensaestopas y terminaciones deben brindar una protección compatible con el cable mismo; de lo contrario, puede entrar agua en la conexión incluso si la funda exterior permanece intacta.

Las salas de máquinas, los sistemas hidráulicos, los equipos de perforación y las áreas de procesamiento pueden exponer las cubiertas de los cables al combustible, lubricantes, grasas o productos químicos. Un El cable resistente al aceite utiliza materiales de revestimiento y aislamiento seleccionados para reducir la hinchazón, el ablandamiento, el agrietamiento o la pérdida de resistencia mecánica relacionados con el aceite. La resistencia al aceite debe evaluarse junto con la temperatura, la abrasión, la humedad y el fluido específico involucrado porque es posible que una etiqueta de resistencia general no cubra todas las concentraciones químicas o la duración de la exposición.

La protección mecánica también debe adaptarse a la ruta. El blindaje puede ser apropiado para secciones expuestas, enterradas o submarinas, mientras que una construcción flexible sin blindaje puede funcionar mejor en rutas protegidas que experimentan movimientos repetidos. El blindaje se selecciona por compatibilidad electromagnética, no como sustituto de la armadura o el bloqueo del agua. De manera similar, una funda LSZH puede reducir las emisiones de humo y halógenos durante un incendio, pero no establece de forma independiente la integridad del circuito ni la idoneidad permanente bajo el agua.

Combine familias de cables con aplicaciones offshore

Cada proyecto marino normalmente requiere varias familias de cables marinos en lugar de una construcción universal. La siguiente tabla vincula las áreas de aplicación comunes con sus circuitos principales y prioridades de selección.

La automatización marina depende de una coordinación confiable entre sensores, controladores, actuadores, variadores y sistemas de seguridad. Los circuitos de alimentación deben separarse de las rutas de señales sensibles cuando sea práctico, mientras que las pantallas, las disposiciones de puesta a tierra y la geometría de los cables deben seleccionarse como parte del diseño completo de compatibilidad electromagnética. La flexibilidad es especialmente relevante en ensamblajes móviles, gabinetes compactos y rutas sujetas a vibraciones.

Los parques eólicos marinos combinan cableado interno de turbinas, conexiones de conjuntos, circuitos de exportación, monitoreo de condiciones y comunicaciones. Las plataformas de petróleo y gas añaden entornos de proceso exigentes donde la exposición al petróleo, el comportamiento ante incendios, la protección mecánica y la integridad de la señal pueden afectar la especificación de un cable. Los circuitos submarinos introducen riesgos adicionales durante la fabricación, carga, transporte, tendido, entierro, operación y posible recuperación. Por lo tanto, el diseño y la garantía del cable eléctrico submarino deben tratarse como un proceso del ciclo de vida y no como una decisión exclusiva del producto.

Utilice un proceso de selección de cables marinos estructurados

Comience con la tarea eléctrica. Registre el voltaje del sistema, la corriente de operación, la caída de voltaje permitida, el nivel de cortocircuito, la frecuencia, la configuración del conductor y el equipo conectado. Para circuitos de control e instrumentación, defina también el tipo de señal, el número de pares o núcleos, la disposición del apantallamiento, los límites de capacitancia y la filosofía de conexión a tierra. Un cable marino seleccionado sin datos completos del circuito puede estar sobredimensionado en un aspecto pero inadecuado en otro.

A continuación, documente la ruta de instalación sección por sección. Identifique áreas interiores protegidas, plataformas expuestas, zonas de salpicaduras, espacios de maquinaria, áreas de productos químicos, secciones dinámicas, rutas enterradas y secciones permanentemente sumergidas. Registre la temperatura esperada, el espacio mínimo de flexión, la vibración, la tensión de tracción, el intervalo de soporte, el riesgo de impacto y la accesibilidad para el reemplazo. Este método basado en rutas a menudo revela que diferentes secciones requieren diferentes construcciones de cables o transiciones de ingeniería.

Los requisitos contra incendios deben especificarse independientemente de la humedad y el rendimiento mecánico. Determine si el circuito requiere control de la propagación de la llama, reducción de las emisiones de humo y gases corrosivos o funcionamiento continuo durante el incendio. Los circuitos de emergencia y seguridad pueden requerir una construcción, trazado, separación y pruebas más estrictas que los servicios ordinarios. El certificado, el informe de prueba y la norma aplicable deben corresponder al diseño de cable real ofrecido, en lugar de a una categoría de producto amplia.

La serie IEC 60092 proporciona requisitos separados para la construcción de cables, circuitos de potencia, circuitos de control e instrumentación, y selección e instalación de cables a bordo de barcos y unidades costa afuera. IEC 60092-350 aborda la construcción y pruebas generales, IEC 60092-353 cubre cables de alimentación específicos a bordo y en alta mar, y IEC 60092-376 se aplica a cables de instrumentación y control apantallados y no apantallados. IEC 60092-352 aborda la selección, instalación y condiciones de operación, incluidos los sistemas fijos afectados por la vibración o el movimiento del barco.

Las normas por sí solas no completan la especificación. El comprador debe confirmar la edición del proyecto, los requisitos de clasificación, las aprobaciones de las autoridades, las reglas de instalación y la documentación esperada para la embarcación o unidad costa afuera. Los cables submarinos y dinámicos en alta mar también pueden requerir análisis específicos del proyecto más allá de los estándares ordinarios para cables a bordo. La revisión final debe comparar la hoja de datos, el plano de construcción, el plan de prueba, los accesorios, el sistema de juntas y las suposiciones de ruta como un solo paquete.

Evite fallas de instalación y mantenimiento

Incluso un cable marino correctamente seleccionado puede fallar prematuramente cuando se excede la tensión de tracción, la presión de las paredes laterales o el radio de curvatura mínimo durante la instalación. Los tramos sin soporte y los listones demasiado apretados pueden crear tensión concentrada, mientras que las glándulas incompatibles pueden dañar la funda o dejar un sello ambiental ineficaz. Los sistemas submarinos requieren un manejo controlado porque las cargas de instalación pueden diferir sustancialmente de las cargas operativas normales.

La calidad de la terminación merece igual atención. La unión de armadura, la puesta a tierra de la pantalla, la preparación del conductor, el sellado y el alivio de tensión deben seguir el diseño aprobado. Combinar energía e instrumentación sensible en rutas inadecuadas puede introducir interferencias que parecen ser una falla del equipo en lugar de un problema de cableado. Por lo tanto, la puesta en servicio debe incluir pruebas pertinentes de aislamiento, continuidad, conductores, pantalla, ópticas y funcionales.

Los intervalos de inspección deben reflejar la severidad ambiental y la criticidad del circuito. Los equipos de mantenimiento deben buscar grietas en la camisa, aplanamiento, abrasión, soportes sueltos, corrosión, deterioro relacionado con el aceite, conexiones sobrecalentadas y entrada de agua cerca de prensaestopas o juntas. Los registros de tendencias ayudan a distinguir daños aislados de problemas repetidos causados ​​por ruta, movimiento, contaminación o protección incorrecta. Las reparaciones deben restaurar el rendimiento eléctrico, mecánico, contra incendios y ambiental original en lugar de simplemente cubrir daños visibles.

Conclusión

La selección de cables marinos debe comenzar con la función del circuito y luego tener en cuenta el voltaje, la exposición al agua, los productos químicos, el movimiento, la carga mecánica, el comportamiento del fuego, la interferencia de la señal y los requisitos de aprobación aplicables. Los circuitos de a bordo, de plataforma y submarinos no deberían tratarse como instalaciones idénticas. Yongchuang opera como fabricante y proveedor de cables que ofrece categorías de cables de potencia, control, especiales y de comunicación. Su gama de productos verificados puede respaldar una adaptación más precisa de la construcción de cables a los requisitos de automatización marina, energía marina, plataformas de petróleo y gas y energía eólica marina.

Preguntas frecuentes

P: ¿Cuál es la diferencia entre un cable marino y un cable submarino?

R: Un cable marino se usa generalmente en barcos o unidades costa afuera, mientras que un cable submarino está diseñado para instalación submarina continua, presión, bloqueo de agua y cargas en el fondo marino.

P: ¿Qué tipos de cables marinos se utilizan en los parques eólicos marinos?

R: Los proyectos de energía eólica marina suelen utilizar cables de energía submarinos, cables de energía internos, cables de control e instrumentación y cables de fibra óptica para conexión a la red, automatización y monitoreo.

P: ¿Por qué los cables de control marítimo suelen estar blindados?

R: El blindaje reduce la interferencia electromagnética de cables de alimentación, motores y equipos de conmutación cercanos, lo que ayuda a que las señales sensibles de control e instrumentación permanezcan estables y precisas.

P: ¿Todos los cables impermeables son adecuados para inmersión permanente?

R: No. La resistencia a la humedad o la exposición temporal al agua no establece automáticamente la idoneidad para la inmersión continua, la presión bajo el agua, la tensión de la instalación o la abrasión del fondo marino.

P: ¿Cuándo es necesario un cable marino blindado?

R: Se considera blindaje cuando la ruta expone los cables a impactos, aplastamientos, fuerzas de tracción, peligros de enterramiento o actividad del fondo marino, pero puede ser innecesario en rutas flexibles protegidas.