¿Qué diferencia a los cables submarinos de media tensión de otros tipos?
Los cables submarinos de media tensión están especialmente diseñados para la transmisión de energía submarina. En comparación con los cables terrestres estándar, los cables submarinos deben resistir la presión hidrostática, la corrosión, el impacto mecánico y la exposición prolongada a la humedad.
Los cables submarinos de MT suelen diseñarse con un solo núcleo o con tres núcleos, según los requisitos de instalación y las condiciones del proyecto.
Características estructurales clave
Los cables submarinos de media tensión suelen incluir las siguientes capas:
Conductor (cobre o aluminio, clase 2 o conductor compactado según IEC 60228)
Pantalla conductora
Aislamiento XLPE (tipo retardante de árbol de agua)
Pantalla de aislamiento
Pantalla metálica (alambres de cobre o cinta de cobre)
Capas longitudinales de bloqueo de agua.
Barrera de agua radial (funda de plomo o funda de aluminio corrugado)
capa de ropa de cama
Armadura de alambre de acero simple o doble
Capa exterior para servir (PE o PP)
Cada capa tiene un propósito técnico específico, asegurando confiabilidad eléctrica y protección mecánica en condiciones submarinas.
Diseño de tres núcleos versus diseño de un solo núcleo
Los cables submarinos de tres núcleos se utilizan habitualmente para sistemas de distribución trifásicos de media tensión. Esta configuración reduce la complejidad de la instalación y es adecuada para aplicaciones cercanas a la costa o de rutas más cortas.
Para clasificaciones de corriente más altas o distancias de transmisión más largas, a menudo se prefieren los cables submarinos de un solo núcleo instalados en formación de trébol debido a una mejor disipación térmica y una interacción electromagnética reducida.
Selección de aislamiento
El retardante de árbol de agua XLPE es el material aislante más utilizado para cables submarinos de MT. Ofrece:
Se puede utilizar aislamiento EPR cuando se requiere una mayor flexibilidad, pero XLPE sigue siendo la opción dominante para la mayoría de las aplicaciones de energía submarina.
Sistema de protección del agua
A diferencia de los cables terrestres, los cables submarinos requieren una protección contra el agua multicapa:
Bloqueo longitudinal de agua (cintas o polvo hinchables con agua)
Barrera de agua radial (funda de plomo o funda de aluminio corrugado)
Servicio exterior para una protección ambiental adicional
Esta estructura evita la penetración de humedad y garantiza una fiabilidad operativa a largo plazo.
Protección mecánica
El blindaje de alambre de acero proporciona resistencia a la tracción para las operaciones de tendido y protege contra daños mecánicos externos como anclas, aparejos de pesca o abrasión del fondo marino.
El doble blindaje se utiliza a menudo en aguas poco profundas o zonas de alto riesgo.
Comparación de aislamiento: TR-XLPE vs EPR
Los cables submarinos de media tensión utilizan principalmente dos sistemas de aislamiento: TR-XLPE (Polietileno reticulado retardante de árboles) y EPR (Caucho de etileno propileno).
Ambos materiales son adecuados para entornos submarinos cuando se combinan con sistemas adecuados de bloqueo de agua.
Tipo de aislamiento |
Ventajas |
Consideraciones |
TR-XLPE |
Bajas pérdidas dieléctricas, alta rigidez dieléctrica, excelente rendimiento térmico, fuerte resistencia al envejecimiento del árbol por agua. |
Flexibilidad ligeramente menor en comparación con EPR |
EPR |
Mayor flexibilidad, buena resistencia al estrés mecánico, buen rendimiento dieléctrico |
Mayores pérdidas dieléctricas en comparación con XLPE |
En el diseño moderno de cables submarinos de MT, el TR-XLPE se adopta ampliamente debido a sus menores pérdidas dieléctricas y su excelente rendimiento de envejecimiento a largo plazo.
Es importante tener en cuenta que la protección contra la entrada de agua se logra mediante sistemas exclusivos de bloqueo de agua y fundas metálicas, en lugar de utilizar únicamente el material aislante.
Materiales conductores
Los cables submarinos de media tensión pueden utilizar conductores de cobre o aluminio, según los requisitos del proyecto.
Conductores de cobre
Mayor conductividad eléctrica
Sección transversal de conductor más pequeña para la misma corriente nominal
Mayor resistencia a la tracción
Adecuado para aplicaciones de alta corriente
Conductores de aluminio
Menor densidad (peso más ligero)
Rentable para transmisión de larga distancia
Comúnmente utilizado en cables de matriz y exportación de parques eólicos marinos.
La elección entre cobre y aluminio depende de:
Calificación actual
Condiciones de instalación
Limitaciones de peso del cable
Consideraciones presupuestarias
Especificaciones técnicas del proyecto.
Las prácticas adecuadas de diseño e instalación de conectores garantizan un rendimiento confiable para ambos tipos de conductores.
Sistema de blindaje y bloqueo de agua
Los cables submarinos requieren una protección integral del agua para garantizar la confiabilidad a largo plazo bajo presión hidrostática.
La protección contra el agua en cables submarinos de MT normalmente se logra mediante:
Bloqueo de agua longitudinal
Evita la migración de agua a lo largo del eje del cable en caso de daños en la funda.
Los métodos comunes incluyen:
Estos materiales se expanden al contacto con el agua y sellan el área dañada.
Barrera de agua radial
Evita la penetración de agua desde el exterior hacia el interior del cable.
Las barreras de agua radiales suelen consistir en:
Estas capas metálicas proporcionan total estanqueidad radial y resistencia a la corrosión.
Sistema de blindaje
El blindaje proporciona resistencia mecánica y protección externa.
Las funciones incluyen:
Resistencia a la tracción durante las operaciones de colocación.
Resistencia a la abrasión del fondo marino
Protección contra actividades pesqueras y fondeos.
Resistencia al impacto y al aplastamiento
Tipos de blindaje:
El doble blindaje se utiliza habitualmente en aguas poco profundas o zonas de alto riesgo.
Construcción de cables submarinos (MT)
Los cables submarinos de media tensión son sistemas de ingeniería multicapa. Cada capa realiza una función eléctrica o mecánica específica.
Capa |
Función Técnica |
Conductor |
Conductor de cobre o aluminio (IEC 60228), transporta corriente nominal |
Pantalla conductora |
Capa semiconductora que controla la distribución del campo eléctrico y elimina la concentración de tensiones. |
Aislamiento |
Aislamiento TR-XLPE o EPR que proporciona rigidez dieléctrica y capacidad de resistencia al voltaje. |
Pantalla de aislamiento |
Capa semiconductora que garantiza un campo eléctrico uniforme y una interfaz con la pantalla metálica. |
Pantalla Metálica |
Cables de cobre o cinta de cobre que proporcionan ruta de corriente de falla y blindaje electromagnético. |
Capa de bloqueo de agua |
Previene la migración longitudinal del agua. |
Barrera de agua radial |
Funda de plomo o funda de aluminio corrugado que garantiza la estanqueidad radial. |
Capa de ropa de cama |
Proporciona separación mecánica y protección antes del blindaje. |
Blindaje |
Armadura de alambre de acero que proporciona resistencia a la tracción y protección mecánica. |
Porción exterior |
Capa exterior de HDPE o PP para protección del medio ambiente. |
Consideraciones estructurales adicionales
Los cables submarinos suelen incorporar capas estructurales y protectoras adicionales en comparación con los cables terrestres para resistir:
En algunos proyectos, los cables eléctricos submarinos pueden integrar unidades de fibra óptica con fines de comunicación y monitoreo.
Los diámetros exteriores del cable varían según el nivel de voltaje, el tamaño del conductor y el tipo de armadura, y pueden exceder los 50 mm para aplicaciones de MT.
Elementos de Protección en Cables Submarinos de MT
Los cables submarinos requieren sistemas de protección integrales para garantizar una larga vida útil en entornos marinos.
Elemento protector |
Función Técnica |
Sistema de aislamiento |
TR-XLPE o EPR que proporcionan rigidez dieléctrica y rendimiento térmico. |
Pantalla Metálica |
Proporciona ruta de corriente de falla y blindaje electromagnético. |
Bloqueo de agua longitudinal |
Previene la migración de agua a lo largo de la longitud del cable |
Barrera de agua radial |
Funda de plomo o funda de aluminio corrugado que garantiza la estanqueidad radial. |
Capa de ropa de cama |
Separación mecánica antes del blindaje. |
Blindaje |
Armadura de alambre de acero que proporciona resistencia a la tracción y protección mecánica externa. |
Porción exterior |
Capa exterior de HDPE que proporciona protección ambiental y contra la abrasión. |
La protección de cables submarinos es significativamente más robusta que la construcción de cables terrestres estándar debido al duro entorno marino.
Tecnología de fabricación y unión.
Los cables submarinos se fabrican mediante procesos controlados de extrusión y reticulación para garantizar una calidad de aislamiento uniforme.
Las juntas de fábrica (FJ) o juntas vulcanizadas de fábrica (FVJ) se utilizan para conectar longitudes de producción largas. Estas articulaciones mantienen:
Integridad eléctrica
Resistencia mecánica
Estanqueidad al agua
Los procedimientos de unión suelen incluir:
Soldadura de conductores
Reconstrucción de pantalla conductora.
Re-reticulación del aislamiento XLPE
Restauración de pantalla aislante.
Reaplicación de funda metálica y barreras de agua.
Pruebas eléctricas de rutina de acuerdo con las normas IEC
Control de calidad y pruebas
La garantía de calidad es fundamental en la fabricación de cables submarinos. La producción sigue estrictos procedimientos de inspección y prueba de acuerdo con las normas IEC, como IEC 60502-2 (para cables de MT).
Las pruebas generalmente incluyen:
Medición de resistencia del conductor
Prueba de descarga parcial (PD)
Pruebas de resistencia a la tensión CA
Prueba de integridad de la funda
Inspección dimensional
Inspección por rayos X de vainas metálicas soldadas o juntas de fábrica.
Los cables submarinos se someten a controles de calidad más estrictos en comparación con los cables terrestres debido a su accesibilidad limitada después de la instalación.
Comparación: cables submarinos vs terrestres
Aspecto |
Cables submarinos |
Cables Terrestres |
Entorno de diseño |
Diseñado para condiciones marinas y submarinas. |
Diseñado para instalación terrestre |
Proceso de producción |
Incluye sistemas de bloqueo de agua, fundas metálicas y blindaje pesado. |
Normalmente no hay barrera radial contra el agua. |
Fuerza mecánica |
Diseñado para cargas de alta tracción durante la colocación. |
Requisitos de tracción limitados |
Instalación |
Tendido mediante buques cableros con tensión controlada. |
Instalado en zanjas o conductos |
Blindaje |
Armadura de alambre de acero simple o doble dependiendo de las condiciones del fondo marino. |
A menudo sin armadura o con armadura ligera. |
Requisitos de rendimiento en entornos submarinos
Presión hidrostática y profundidad
La presión hidrostática aumenta aproximadamente 0,1 MPa por cada 10 metros de profundidad del agua. Los cables submarinos deben mantener la integridad estructural y el rendimiento eléctrico bajo estas presiones externas.
Las barreras de agua radiales y el blindaje robusto garantizan una confiabilidad a largo plazo incluso a profundidades significativas.
Flexibilidad y resistencia mecánica
Los cables submarinos deben equilibrar la flexibilidad y la resistencia mecánica para soportar:
Instalación doblada durante la colocación.
Irregularidades del fondo marino
Expansión térmica durante el funcionamiento.
Agresión mecánica externa
El diseño adecuado del cable garantiza el cumplimiento de los requisitos del radio de curvatura mínimo y de la carga de tracción máxima permitida.
Resistencia ambiental
Los entornos marinos exponen los cables a:
La parte exterior de HDPE y el blindaje resistente a la corrosión protegen el sistema de cables durante una larga vida útil.
Protección contra la corrosión de cables submarinos
Los cables de energía submarinos operan en ambientes marinos agresivos donde el agua salada, la presión hidrostática y el impacto mecánico pueden afectar gravemente la vida útil. Por lo tanto, la protección contra la corrosión y el diseño de bloqueo de agua son fundamentales para la confiabilidad a largo plazo.
Un cable de alimentación submarino típico incluye los siguientes elementos protectores:
1. Barrera metálica contra el agua
Los cables submarinos suelen estar equipados con una barrera metálica continua contra el agua, como por ejemplo:
Esta capa proporciona:
A diferencia de las capas textiles, la funda metálica es la barrera principal que evita la penetración de agua en el sistema de aislamiento.
2. Bloqueo de agua radial y longitudinal
Para evitar la migración de agua a lo largo del cable en caso de daños externos, los cables submarinos incorporan:
Cintas hinchables de agua
Compuestos bloqueadores de agua
Estructuras de sellado longitudinal
Esto garantiza que cualquier daño local no provoque una falla progresiva a lo largo del cable.
3. Funda exterior
La funda exterior suele estar hecha de polietileno de alta densidad (HDPE) o materiales similares de calidad marina. Proporciona:
Excelente resistencia a la corrosión del agua de mar.
Alta resistencia mecánica
Resistencia a la abrasión durante la colocación y el contacto con el fondo marino.
El hilo de polipropileno se puede aplicar como capa protectora adicional, pero no es la barrera principal contra la corrosión.
4. Armadura de alambre de acero
El blindaje de alambre de acero galvanizado proporciona:
Resistencia a la tracción para la instalación.
Protección mecánica contra impactos y actividades pesqueras.
Resistencia al estrés mecánico externo.
Dependiendo de la profundidad de instalación y las condiciones del fondo marino, los cables pueden utilizar:
En aplicaciones de aguas profundas, el diseño del blindaje se optimiza para equilibrar el peso y el rendimiento de tracción.
5. Protección catódica (específica del proyecto)
Los sistemas de protección catódica se utilizan generalmente para tuberías marinas y grandes estructuras de acero.
En el caso de los cables submarinos, la resistencia a la corrosión se logra principalmente mediante:
La protección catódica puede considerarse en diseños de proyectos específicos, pero no es una característica estándar de todos los cables submarinos.
Con un diseño estructural adecuado, materiales de alta calidad y métodos de instalación correctos, los cables eléctricos submarinos pueden alcanzar una vida útil de 25 a 40 años o más en entornos marinos hostiles.
Aplicaciones de cables submarinos
Los cables eléctricos submarinos se utilizan cuando las líneas aéreas o los cables terrestres subterráneos no son viables.
Se aplican ampliamente en:
Conexiones a la red de parques eólicos marinos
Transmisión de energía entre islas
Proyectos de interconexión transmarítima
Plataformas marinas de petróleo y gas
Infraestructura marina e instalaciones submarinas.
Estos cables están diseñados para funcionar bajo:
Alta presión hidrostática
Fuertes corrientes oceánicas
Movimiento del fondo marino
Exposición prolongada al agua salada
El estudio de ruta adecuado, la evaluación de la profundidad del enterramiento y el diseño de protección son esenciales para garantizar la confiabilidad del sistema a largo plazo.
Importancia del cumplimiento de las normas internacionales
El cumplimiento de las normas IEC reconocidas internacionalmente garantiza que los cables de alimentación submarinos cumplan requisitos estrictos de rendimiento eléctrico, resistencia mecánica y confiabilidad a largo plazo.
Cada estándar juega un papel específico:
IEC 60228 garantiza la calidad del conductor y la eficiencia eléctrica.
IEC 60502/60840/62067 define la estructura de aislamiento, las pruebas de tipo y los requisitos de rendimiento de voltaje.
IEC 60229 garantiza la integridad de la funda exterior y la protección contra la entrada de humedad.
IEC 60287 garantiza cálculos precisos de la clasificación de corriente para evitar el sobrecalentamiento.
IEC 60853 define el rendimiento en condiciones de carga cíclicas y de emergencia.
IEC 60092 respalda el cumplimiento de los requisitos eléctricos marinos y marinos.
Al cumplir con estos estándares, los sistemas de cables submarinos logran:
Seguridad operativa mejorada
Vida útil extendida
Costos de mantenimiento reducidos
Mejora de la aprobación y bancabilidad del proyecto
Rendimiento confiable en entornos marinos hostiles
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia a los cables submarinos de los cables terrestres?
Los cables submarinos tienen más capas que los cables terrestres. Estas capas mantienen el agua fuera y evitan que los animales marinos dañen el cable. También protegen el cable de la fuerte presión bajo el mar. Los cables terrestres no necesitan todas estas capas. Los cables submarinos utilizan materiales especiales para evitar la oxidación y los daños.
¿Se pueden utilizar cables normales de media tensión bajo el agua?
No, no puedes utilizar cables normales bajo el agua. Los cables normales no bloquean el agua ni tienen una armadura resistente. Se romperán rápidamente si se ponen bajo el agua. Elija siempre cables fabricados para uso submarino.
¿Cuánto duran los cables submarinos de media tensión?
La mayoría de los cables submarinos duran entre 25 y 40 años. Una buena instalación ayuda a que duren más. Los materiales resistentes también hacen que duren más años. Debes revisar el cable con frecuencia para mantenerlo seguro.
¿Por qué algunos cables submarinos utilizan aluminio en lugar de cobre?
El aluminio hace que el cable sea más ligero que el cobre. Esto ayuda al colocar cables en aguas profundas. El cobre es mejor para transportar electricidad, pero es más pesado y cuesta más.
