Protección de cables eléctricos submarinos

Proteger los cables en entornos submarinos es una tarea complicada. Las circunstancias son diferentes en cada situación; Las propiedades geológicas, la topografía, los puertos, las rutas marítimas, las corrientes, las temperaturas son factores que pueden influir en el método de elección y la ruta que debe tomar el cable.

So varios los estudios que se refieren a las propiedades de los materiales como la resistencia (tensión e impacto), las teorías de la vida útil, como la abrasión, la corrosión, etc. Los diferentes materiales se han utilizado para crear diferentes soluciones con diferentes resistencias y debilidades que se describirán a continuación.

Instalaciones de cable offshore

Cuando se trata de la instalación de cable en alta mar, hay muchos entornos diferentes que deben considerarse. Los dos campos de aplicación principales para la industria del cable costa afuera son las conexiones sobre océanos, lagos o similares; y todas las conexiones relativas a parques eólicos marinos.

• Conexiones submarinas distantes

La instalación de cables en entornos submarinos es una tarea muy importante, sin una red funcional, la energía recolectada se puede perder fácilmente. Los países deben estar conectados entre sí para distribuir la electricidad de manera eficiente y la distancia más corta hace que la distribución de energía sea más eficiente, que a menudo se encuentra en los océanos y lagos.

La instalación de cables submarinos ha existido durante mucho tiempo, ya que el consumo de energía ha aumentado constantemente a lo largo de los años, los cables instalados hace 50 años o más a menudo no están dimensionados. La cantidad de energía que pueden transportar no es suficiente, por lo que en ocasiones se requieren cables adicionales sobre las mismas rutas oceánicas.

Instalación de cables submarinos

Los métodos para instalar cables en el fondo marino que se utilizan con frecuencia son:

- Chorro de agua

- Arado

- Fresado

- Cubierta

• Chorro de agua

El chorro de agua es el método más deseable cuando se entierran cables debajo del lecho marino. Es un método eficaz y seguro que se utiliza cuando el fondo marino es arenoso y/o fangoso. El riesgo de dañar el cable es mínimo. Los chorros de agua hidráulicos bombean agua de mar a través de boquillas que disuelven el lecho marino y el cable que ya se ha colocado en el lecho marino se hundirá y se cubrirá automáticamente cuando el material del fondo vuelva a su posición original.

• Arado

Arar es simplemente un método mecánico donde se arrastra un arado de 10-30 toneladas detrás de un barco. El cable se conduce a través del surco y tanto la excavación de la zanja como la instalación del cable se realizan en la misma operación. Esto provoca un riesgo de dañar el cable, que debe considerarse al elegir el método utilizado. Una ventaja con el arado es la posibilidad de ser empleado cuando se encuentra con un fondo marino más duro.

• Fresado

El fresado es una forma costosa y lenta de enterrar los cables. Solo se utiliza cuando el fondo marino es muy duro como la roca sólida. Debido al costo operativo, es la última opción y se usa donde pueden ocurrir problemas especiales, por ejemplo, cerca del terreno donde no es posible cubrir el cable de manera segura. La máquina consiste en una cuchilla giratoria que corta una zanja en una sola operación.

• Cubierta - colchón de hormigón

En lugares muy expuestos donde la posibilidad de excavar es limitada, el cable está cubierto por un colchón de hormigón. Esta cubierta se compone de varios bloques de hormigón.

Las planchas de hormigón se colocan con la ayuda de grúas y cámaras submarinas. En algunos casos también se utilizan tubos de hormigón para cubrir los cables.

• Cubierta - rocas

El recubrimiento se hace a veces con rocas trituradas, las masas de arado o fresado se utilizan para cubrir el cable. Este método se usa normalmente cuando la instalación se realiza cerca de la costa. La situación más común es que las rocas se extraen y luego se vierten en posición sobre el cable con la ayuda de un barco draga.

• Cubierta - arena y roca

Este método se ve principalmente en el sur de Europa. Se forma un surco mediante el uso de los métodos de arado o chorro de agua (dependiendo de la topografía del terreno). Luego, la arena se transporta hacia el mar y se vierte sobre el cable que ha sido colocado en el surco por un buzo o embarcación a control remoto. El propósito con la arena es proteger el cable de las rocas afiladas que luego llenan el surco. Además, se utiliza una “manta” para mantener la arena y las rocas separadas.

El proceso paso a paso seria el siguiente:

1. Se ara el surco y se llena la parte inferior con arena para crear una cama blanda para el cable.

2. El cable reforzado es colocado en la posición adecuada dentro del surco por un buzo o embarcación a control remoto.

3. Se vierte arena sobre el cable seguido de una “manta” hecha de tela no tejida.

4. Finalmente, se utilizan masas de roca triturada para rellenar el surco (en situaciones favorables, se pueden usar las masas aradas en el paso 1).

Este método es un proceso costoso y que consume mucho tiempo, especialmente la arena, que es costosa e ineficiente para el transporte.

Conexiones a parques eólicos marinos

Dentro de un parque eólico hay varias conexiones de cable entre las diferentes turbinas eólicas y también a las diferentes subestaciones dentro del parque. Todo esto necesita cables seguros. Desde la turbina eólica, el cable recorre la base de la turbina hasta casi la parte inferior de la misma, aún dentro de la base, luego a través de un tubo en J donde está conectado a la red en el fondo marino. Desde el punto donde termina el tubo en J, el cable se descubre entre 10 y 15 metros antes de ser enterrado bajo el lecho marino. La distancia cuando se descubre el cable también debe protegerse de alguna manera y existen algunas soluciones diferentes para esto en el mercado.

• Materiales

Un ambiente submarino tiene una influencia abrasiva en la mayoría de los materiales, aun así algunos materiales son más resistentes que otros. Los materiales que se utilizan principalmente bajo el agua son el hormigón, el hierro fundido y, en ocasiones, los plásticos.

Hierro fundido

El hierro fundido normalmente contiene 3-4% de carbono (C) y 1-3% de silicio (Si). Los tipos comunes de fundición de hierro son:

- Hierro fundido gris

- Hierro Dúctil

- Hierro blanco

 -Hierro maleable

En el mercado hay casi exclusivamente hierro fundido gris y hierro dúctil. El hierro fundido gris es el material fundido más común debido a la fluidez favorable, el fácil procesamiento, el bajo precio y un resultado confiable.

            - Hierro fundido gris

El hierro fundido gris tiene poca capacidad para cambiar de forma; El alargamiento es bajo, así como la resistencia a la tracción. Sin embargo, una buena habilidad que tiene es resistir la presión. Además, el módulo de elasticidad es aproximadamente 100000 (N/mm²), que es aproximadamente la mitad del acero. La razón de esto es la presencia de grafito con una resistencia muy baja que lo hace incapaz de soportar casi cualquier carga. Esto hace que la distribución de tensiones sea muy desigual y la ferrita-perlita que tiene un módulo E igual al acero tiene que soportar toda la carga con el resultado de un módulo E total más bajo.

Hormigón

El hormigón es un material natural que contiene principalmente materiales de roca o partes más pequeñas como arena y piedra. Como aglutinante en el hormigón hay un 2-6% de agua y generalmente un 10-16% de polvo de cemento. A menudo, se agrega una pequeña cantidad de aditivos para mejorar las propiedades del material.

El hormigón tiene una sostenibilidad muy larga, en teoría varios miles de años. La resistencia a la compresión es muy alta, mientras que la resistencia a la tracción es bastante mala. Para mejorar la resistencia a la tracción se añaden barras de refuerzo. La gran durabilidad y resistencia del hormigón lo convierte en un material perfecto para ser utilizado en lugares con un desgaste muy alto. Es importante tener en cuenta la composición del hormigón, así como la cantidad del material de refuerzo para lograr una composición que se ajuste a su propósito.

La sostenibilidad en el agua de mar es muy buena, si se utiliza el compuesto de hormigón correcto, durará entre 50 y 100 años. Pero, por supuesto, también el hormigón es atacado y comienza a descomponerse. El material sufrirá de sulfatos y cloruros. Los sulfatos aflojan la superficie y los cloruros hacen que las barras de refuerzo se oxiden. Debido a esto, es importante usar cemento que sea resistente a los sulfatos. Además, para lograr un buen material se debe considerar la cantidad de agua en proporción al cemento. La relación agua cemento debe ser menor de 0,4.

Polímeros

El polímero es una sustancia química a menudo orgánica formado por moléculas de cadena larga. Los polímeros tienen un módulo de elasticidad bajo, lo que significa que pueden soportar altas cargas en cortos períodos de tiempo sin deformación plástica. Un aspecto negativo del bajo módulo de elasticidad es que los polímeros se arrastran, lo que significa que la deflexión puede ser permanente cuando se aplica una carga durante mucho tiempo.

Los polímeros son generalmente más sensibles a las variaciones de temperatura que otros materiales como metales, etc. Por lo tanto, los polímeros y las mezclas de polímeros generalmente se prueban a diferentes temperaturas para aclarar sus propiedades para la aplicación específica. Es raro que un polímero pueda usarse en ambientes con temperaturas superiores a 200°C.

Las ventajas con los polímeros son a menudo la posibilidad de crear un material específico para la aplicación determinada. Los procesos de moldeo a menudo son muy favorables, incluso cuando se construyen formas más avanzadas. La deflexión elástica se pueden utilizar las posibilidades para hacer soluciones de montaje rápido, que son muy rentables. Los polímeros a menudo tienen buenas cualidades de superficie, sin operaciones de acabado. Los polímeros también son resistentes a la corrosión.

Los polímeros más utilizados son el polietileno (PE) y el polipropileno (PP).

            - Polietileno

El polietileno se fabrica a través de la polimerización de etileno y un catalizador adecuado. PE es el plástico más común; Normalmente se divide en LD-PE (baja densidad) y HD-PE (alta densidad). La aplicación física suele ser en la industria alimentaria. El PE se caracteriza por su alta resistencia al impacto en un amplio rango de temperatura, resistencia química, bajo precio, pobre resistencia al deslizamiento, mala resistencia a la intemperie, etc.

            - Polipropileno

El polipropileno es un termoplástico semi-cristalino que existe en una gran cantidad de tipos. El PP tiene una alta resistencia a la fatiga y es resistente a la mayoría de los químicos. Las propiedades mecánicas y eléctricas se mantienen incluso en el agua. El material se vuelve frágil a menos de -20 ° C y tiene la capacidad de ser atacado por ácidos oxidantes. El PP es adecuado para moldeo, moldeo por inyección, termoformado y extrusión. La temperatura de transición vítrea, Tg = -10°C y la temperatura de fusión es de 165°C.