Introducción
En primer lugar, es necesario comprender la importancia del cable submarino 132kV dentro de los cables de potencia. Estos componentes son esenciales en la infraestructura energética moderna, especialmente para la interconexión de redes eléctricas entre regiones separadas por masas de agua. Por ejemplo, el nivel de tensión de 132 kV corresponde a una categoría de alta tensión (AT) ampliamente utilizada en sistemas de transmisión y subtransmisión. Además, este artículo explora las características técnicas, los materiales de aislamiento, los procesos de fabricación y los criterios de selección de estos cables. Finalmente, se incluye una tabla comparativa de conductores según normas IEC y AWG/MCM.
1. Contexto y aplicaciones del cable submarino 132kV
En cuanto a sus usos principales, los cable submarino 132kV se emplean en cuatro grandes áreas:
1.1 Conexión de parques eólicos marinos (offshore)
En este caso, transportan la energía generada desde las turbinas hasta la subestación en tierra.
1.2 Interconexión entre islas y continente
Asimismo, permiten compartir recursos energéticos entre sistemas eléctricos aislados.
1.3 Cruce de ríos, lagos o fiordos
Allí donde una línea aérea no es viable por restricciones ambientales o de navegación.
1.4 Alimentación de plataformas petroleras o gasísticas
De igual forma, reemplazan la generación in situ por energía más limpia y estable.
Por otra parte, la tensión de 132 kV es un equilibrio entre capacidad de transporte (mayor que 66 kV) y complejidad técnica (menor que 220 kV). En consecuencia, las distancias típicas alcanzan hasta 80-100 km sin estaciones repetidoras intermedias.
2. Estructura interna de un cable submarino 132kV
Antes de detallar cada capa, hay que recordar que un cable submarino de esta tensión debe soportar presiones hidrostáticas, corrosión por agua salada, esfuerzos de tracción durante el tendido y ciclos térmicos. Por lo tanto, su diseño típico incluye los siguientes siete componentes:
2.1 Conductor
Generalmente de cobre o aluminio, compactado y redondo (clase 2 según IEC 60228). Esto permite reducir el diámetro y facilitar el encintado de aislamiento.
2.2 Pantalla de semiconductores
Se componen de capas internas y externas que eliminan huecos y uniformizan el campo eléctrico.
2.3 Aislamiento principal
Se trata de polietileno reticulado (XLPE) de alto desempeño, con espesor calculado para 132 kV (normalmente 14-16 mm según norma IEC 60840).
2.4 Pantalla metálica
Consiste en cintas de cobre o alambres de acero/cobre para conducir corrientes de cortocircuito y permitir detección de fallas.
2.5 Capa antihumedad (swelling tape)
Esta capa se expande con el agua para bloquear la migración longitudinal.
2.6 Armadura
Está formada por alambres de acero galvanizado (para resistencia mecánica) o cobre (si se necesita mayor capacidad de corriente). Adicionalmente, puede ser simple o doble capa.
2.7 Cubierta externa
Normalmente de polipropileno (PP) o polietileno (PE) resistente a la abrasión y a organismos marinos.
Una diferencia clave con los cables terrestres es que la armadura y la cubierta están diseñadas para soportar la tracción del tendido y el ataque químico marino.
3. Normativas de referencia
Para garantizar la calidad, se aplican las siguientes normas:
- IEC 60840: Cables de potencia con aislamiento XLPE para tensiones de 30 kV a 150 kV.
- IEC 60228: Conductores de cables aislados.
- AEIC CS9: Especificación para cables submarinos (Asociación de Consejos de Iluminación de EE. UU.).
- ICEA S-111-704: Guía para cables de potencia submarinos.
4. Factores críticos en la selección del conductor
En primer término, la elección del área transversal del conductor (expresada en mm² según IEC o en kcmil/AWG según estándar americano) depende de cuatro aspectos fundamentales:
4.1 Capacidad de corriente (ampacidad)
Esta se determina por la resistividad del conductor, la temperatura ambiente del fondo marino (típicamente 10-20 °C) y la resistividad térmica del lecho marino.
4.2 Caída de tensión máxima admisible
Por lo general, se admite entre 3 y 5% a plena carga.
4.3 Corriente de cortocircuito
En este punto, la sección debe soportar el calentamiento adiabático durante la duración de la falta (típico 1-3 segundos).
4.4 Esfuerzos mecánicos durante el tendido
Cabe señalar que un conductor más grande es más pesado pero también más resistente a la tracción.
5. Tabla de conductores para cable submarino 132kV (IEC y AWG/MCM)
A continuación, se presenta la tabla completa. Es importante aclarar que incluye desde conductores muy pequeños (no habituales en 132 kV, pero útiles para servicios auxiliares) hasta las secciones máximas para potencias de hasta 300 MW por circuito.
Nota explicativa previa:
- IEC mm²: Sección nominal según IEC 60228 (clase 2 – compacto redondo).
- AWG: American Wire Gauge para diámetros menores.
- MCM: mil circular mil (1 MCM = 0.5067 mm²) para secciones ≥ 250 kcmil.
- Diámetro del conductor (mm): Aproximado para cobre compactado (factor 0.92).
- Resistencia CC a 20 °C (Ω/km): Valor máximo para cobre recocido.
- Aplicación típica en 132 kV: Orientativa.
| IEC (mm²) | AWG / MCM | Diámetro (mm) | Resistencia CC (Ω/km) Cobre | Corriente admisible (A)* | Uso típico en 132 kV |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 3 AWG | 6,0 | 0,727 | 140 | Control / tierra |
| 35 | 2 AWG | 7,0 | 0,524 | 175 | Control / servicios |
| 50 | 1/0 AWG (53,5) | 8,3 | 0,387 | 215 | Auxiliar menor potencia |
| 70 | 2/0 AWG (67,4) | 9,6 | 0,268 | 265 | Auxiliar |
| 95 | 3/0 AWG (85,0) | 11,0 | 0,193 | 320 | Pequeña distribución |
| 120 | 4/0 AWG (107) | 12,4 | 0,153 | 370 | 15-20 MW |
| 150 | 300 MCM | 13,8 | 0,124 | 420 | 20-25 MW |
| 185 | 350 MCM | 15,3 | 0,0991 | 485 | 25-30 MW |
| 240 | 500 MCM | 17,5 | 0,0754 | 570 | 30-40 MW |
| 300 | 600 MCM | 19,5 | 0,0601 | 655 | 40-50 MW |
| 400 | 750 MCM | 22,6 | 0,0470 | 770 | 50-65 MW |
| 500 | 1000 MCM | 25,2 | 0,0366 | 890 | 65-80 MW |
| 630 | 1250 MCM | 28,3 | 0,0283 | 1020 | 80-100 MW |
| 800 | 1600 MCM | 31,9 | 0,0221 | 1160 | 100-120 MW |
| 1000 | 2000 MCM | 35,7 | 0,0176 | 1320 | 120-150 MW |
| 1200 | 2400 MCM | 39,1 | 0,0146 | 1480 | 150-180 MW |
| 1400 | 2800 MCM | 42,3 | 0,0125 | 1630 | 180-210 MW |
| 1600 | 3200 MCM | 45,2 | 0,0109 | 1770 | 210-240 MW |
| 1800 | 3600 MCM | 47,9 | 0,0097 | 1910 | 240-270 MW |
| 2000 | 4000 MCM | 50,5 | 0,0087 | 2040 | 270-300 MW |
| 2200 | 4400 MCM | 53,0 | 0,0079 | 2170 | >300 MW (doble circuito) |
| 2400 | 4800 MCM | 55,4 | 0,0072 | 2290 | Proyectos especiales |
| 2500 | 5000 MCM | 56,5 | 0,0069 | 2350 | Proyectos especiales |
| 3000 | 6000 MCM | 61,9 | 0,0058 | 2650 | Potencia extrema |
*Corriente orientativa para cable submarino 132 kV, XLPE, 90 °C en conductor, fondo marino a 15 °C, resistividad térmica 1,0 K·m/W. Para aluminio, multiplique la resistencia por 1,588 y reduzca la corriente un 20-25%.
6. Equivalencias prácticas entre IEC y AWG/MCM
En primer lugar, no existe una correspondencia exacta. Sin embargo, las normas aceptan aproximaciones comerciales. Por ejemplo:
- 250 mm² IEC ≈ 500 MCM (en realidad 500 MCM son 253 mm²).
- 400 mm² IEC ≈ 750 MCM (750 MCM = 380 mm²).
- 1000 mm² IEC ≈ 2000 MCM (2000 MCM = 1013 mm²).
En consecuencia, en proyectos internacionales es común que el fabricante ofrezca ambas designaciones en la ficha técnica.
7. Proceso de fabricación y tendido cable submarino 132kV
Por un lado, la fabricación de un cable submarino 132 kV se realiza en líneas verticales de extrusión (VCV) para evitar defectos en el aislamiento. El procedimiento es el siguiente: el conductor se encinta con las capas semiconductoras, luego se extruye el XLPE, se vulcaniza en un tubo de nitrógeno presurizado, y finalmente se aplican las pantallas, armaduras y cubiertas.
Por otro lado, el tendido se realiza con buques cableadores que mantienen una tensión controlada (normalmente < 10 kN por tonelada de cable) y una curvatura mínima de 20 veces el diámetro del cable. Además, se emplean sistemas de posicionamiento dinámico (DP) para mantener la ruta exacta.
8. Consideraciones ambientales y de mantenimiento
En primer término, los cables submarinos de 132 kV tienen una vida útil de 30-40 años. No obstante, los principales riesgos son:
8.1 Anclas de barcos
Estas pueden dañar la armadura y penetrar el aislamiento. Por eso, se utilizan cartas náuticas con zonas de exclusión.
8.2 Corrientes de fuga y corrosión
En este caso, el acero de la armadura requiere protección catódica o recubrimientos especiales.
8.3 Fatiga por vibración
Especialmente en zonas con fuertes corrientes de marea.
Para solucionarlo, la monitorización se realiza mediante reflectometría (OTDR) para detectar puntos calientes o humedad.
9. Tendencias futuras
Actualmente, se investigan cables con aislamiento termoplástico (como el HPTE) que permiten temperaturas de operación de hasta 105 °C. De esta forma, aumentan la capacidad de transporte sin cambiar la sección del conductor. Adicionalmente, los sistemas de corriente continua en alta tensión (HVDC) a 132 kV están emergiendo para distancias > 100 km, con menores pérdidas.
Conclusión- Fabricante de cable submarino
En resumen, Fabricante de cable submarino, el cable submarino 132kV es un producto de alta ingeniería que combina ciencia de materiales, electrotécnica y mecánica de suelos marinos. Por lo tanto, la correcta selección del conductor, basada en tablas como la presentada aquí (con equivalencias IEC y AWG/MCM desde 25 mm² hasta 3000 mm²), es fundamental para garantizar la fiabilidad, eficiencia y seguridad de las conexiones submarinas. Finalmente, a medida que la energía eólica marina se expande, la demanda de estos cables seguirá creciendo, impulsando innovaciones en materiales y técnicas de instalación.
Referencias
- IEC 60840:2020 – Power cables with extruded insulation for 30 kV up to 150 kV.
- IEC 60228:2004 – Conductors of insulated cables.
- Worzyk, T. (2009). Submarine Power Cables: Design, Installation, Repair, Environmental Aspects. Springer.