Cable de media tensión: la columna vertebral de la distribución eléctrica moderna

En la vasta arquitectura de los sistemas eléctricos, los cables de Media Tensión (MT) sirven como arterias esenciales que transportan la electricidad desde las fuentes de generación y las líneas de transmisión de alta tensión hasta los puntos finales de consumo: fábricas, centros comerciales y barrios residenciales. Normalmente, operan entre 1 kV y 35 kV (con clasificaciones comunes como 6/10 kV, 8,7/15 kV y 12/20 kV), estos cables representan la herramienta fundamental para la distribución subterránea y aérea protegida. A diferencia de sus homólogos de baja tensión para cableado de uso final, los cables de MT están diseñados con sofisticadas construcciones multicapa para soportar mayores tensiones eléctricas, garantizando un suministro de energía eficiente, seguro y fiable a distancias medias con mínimas pérdidas.

Anatomía de un cable de media tensión: un sistema de defensa en capas

La construcción de un cable de media tensión es una maravilla de la ingeniería de materiales, donde cada capa cumple una función distinta y vital, trabajando en conjunto para contener y controlar el campo eléctrico.

• Conductor: Generalmente de cobre o aluminio, trenzado para mayor flexibilidad. La sección transversal está dimensionada para transportar la corriente requerida con pérdidas y aumento de temperatura aceptables.

• Pantalla conductora (pantalla de hebra): Una fina capa extruida de material semiconductor que suaviza el campo eléctrico en la interfaz entre la superficie rugosa del conductor y el aislamiento principal. Previene las descargas parciales, las chispas microscópicas que erosionan el aislamiento con el tiempo.

• Aislamiento principal: El núcleo del cable. El polietileno reticulado (XLPE) es el material moderno y dominante, apreciado por su excelente rigidez dieléctrica, estabilidad térmica (hasta 90 °C continuos) y resistencia a la humedad y a los productos químicos. Históricamente, también se utilizaba caucho de etileno propileno (EPR), valorado por su flexibilidad.

• Pantalla de aislamiento: Otra capa semiconductora, adherida a la superficie exterior del aislamiento principal. Su propósito, junto con la pantalla conductora, es crear un condensador cilíndrico liso y perfecto, garantizando un campo eléctrico radial uniforme sin concentraciones peligrosas.

• Pantalla/Escudo Metálico: Una capa de seguridad crítica. Generalmente hecha de cinta de cobre, cables o una combinación de ambos, cumple tres funciones clave:

• Confina el campo eléctrico dentro del cable.

• Proporciona una ruta de baja impedancia para que fluya la corriente de falla en caso de falla del aislamiento, lo que permite que los dispositivos de protección se disparen rápidamente.

• Actúa como una capa de enlace equipotencial y proporciona cierto blindaje electromagnético.

• Funda exterior (cubierta): La barrera protectora final, comúnmente hecha de PVC, polietileno (PE) o compuestos LSZH (baja emisión de humos y cero halógenos). Proporciona protección mecánica, resistencia a la humedad y protección contra productos químicos, luz solar y abrasión. Para enterramiento directo, se puede añadir una cinta de acero corrugado o una armadura de alambre debajo de la funda para mayor resistencia al aplastamiento.

Tecnología central: Revolución del aislamiento XLPE

La transición de materiales más antiguos como el PILC (aislamiento de papel recubierto de plomo) al XLPE ha definido la tecnología moderna de cables de media tensión. El XLPE se crea mediante la reticulación de moléculas de polietileno mediante procesos químicos o de radiación, transformándolo de un termoplástico (que se funde) a un material termoestable. Esto le otorga:

• Temperatura operativa más alta: Puede manejar mejor sobrecargas y cortocircuitos.

• Propiedades dieléctricas superiores: Menores pérdidas dieléctricas y mayor resistencia a la ruptura.

• Peso más ligero y fácil instalación: No se requiere funda de plomo ni sistema de aceite de impregnación.

• Mantenimiento reducido: Inmune a los problemas de absorción de humedad que plagaban el aislamiento de papel.

Principales áreas de aplicación: donde predominan los cables de media tensión

• Redes de distribución de servicios públicos: El uso principal, formando la red subterránea en ciudades y suburbios, alimentando desde subestaciones a transformadores de distribución.

• Plantas industriales y minas: Alimentar grandes motores, bombas y equipos de procesamiento dentro de instalaciones, a menudo en entornos exigentes que requieren cubiertas especiales (resistentes al aceite, blindadas).

• Complejos comerciales y hospitales: Actúan como los principales conductores de energía en grandes edificios y brindan alimentación confiable a sistemas críticos de seguridad.

• Energía renovable: Interconectar turbinas eólicas en un parque o transportar energía desde estaciones de inversores solares hasta el punto de conexión a la red.

• Marina y Offshore: Suministro de energía a barcos y plataformas marinas, lo que requiere un mejor rendimiento frente al fuego, el humo y la toxicidad.

Instalación, unión y terminación: el arte de la continuidad

La confiabilidad de un sistema de media tensión depende tanto de la instalación en campo como de la fabricación en fábrica.

• Instalación: Requiere un manejo cuidadoso para evitar exceder el radio de curvatura mínimo, lo cual puede dañar las pantallas aislantes. Las técnicas de tendido y el dimensionamiento correctos de los conductos son fundamentales.

• Uniones de cables: Se utiliza para conectar dos tramos de cable. Las uniones premoldeadas, termorretráctiles o termorretráctiles deben reconstruir meticulosamente la conexión del conductor y, sobre todo, restablecer la interfaz continua semiconductor-aislante-semicono y el control del campo eléctrico.

• Terminaciones de cable: Conectan el cable a cuadros, transformadores o líneas aéreas. Gestionan el alivio de tensiones en el punto de corte de la pantalla metálica mediante conos de tensión o nivelación geométrica para evitar concentraciones de campo destructivas. Pueden ser interiores, exteriores o separables (tipo codo).

Pruebas y mantenimiento: garantía de fiabilidad de por vida

Los cables de media tensión están sujetos a rigurosas pruebas durante todo su ciclo de vida:

• Aceptación de fábrica: Incluye pruebas de descarga parcial (PD) a voltaje elevado para garantizar la integridad del aislamiento y medición de tan delta (factor de disipación) para evaluar las pérdidas dieléctricas.

• Instalación en el sitio: La prueba de resistencia a CC de alto voltaje (Hi-Pot) se realiza comúnmente después de la instalación y la unión para comprobar la integridad del aislamiento antes de la energización.

• Monitoreo de condición: Para circuitos críticos, técnicas como la detección de temperatura distribuida (DTS) mediante fibra óptica o el monitoreo de descargas parciales pueden brindar una alerta temprana sobre fallas en desarrollo.

Los cables XLPE de media tensión son la columna vertebral silenciosa e inteligente de la red eléctrica moderna y resiliente. Su sofisticado diseño en capas resuelve con elegancia el complejo problema de controlar de forma segura la alta tensión eléctrica. A medida que las redes evolucionan con una generación más distribuida (solar, eólica) e infraestructuras urbanas inteligentes, la demanda de cables de media tensión fiables y de alto rendimiento seguirá creciendo. Su papel para facilitar la transición hacia un futuro energético más electrificado, eficiente y renovable es fundamental, lo que demuestra que algunas de las infraestructuras más críticas son las que rara vez vemos, enterradas bajo nuestros pies o discretamente desplegadas por nuestras ciudades.

>>> Cables de media tensión del Grupo Ruiyang

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