Cables de potencia: clasificación y estructura básica

Los cables eléctricos se utilizan para la transmisión y distribución de energía eléctrica. Se utilizan comúnmente en redes eléctricas subterráneas urbanas, líneas de conducción de centrales generadoras, suministro eléctrico interno para empresas industriales y mineras y líneas de transmisión de energía submarinas a través de ríos y mares.

Clasificación de los cables de potencia

Por nivel de voltaje:

• Cables de baja y media tensión: incluyen cables con capacidad nominal de hasta 35 kV.
• Tipos de cables de alta tensión: son cables con capacidad nominal de más de 110 kV.
• Cables de extra alta tensión: van desde 275 kV hasta 800 kV.
• Cables de ultra alta tensión: tienen capacidad nominal de 1000 kV o más.
• Además, los cables se pueden clasificar en cables de CA y cables de CC según el tipo de corriente.

Por material de aislamiento:

• Cables de alimentación con aislamiento de papel impregnado de aceite: estos cables utilizan papel impregnado de aceite como aislamiento y tienen el historial de uso más largo. Son seguros, confiables, duraderos y rentables. El principal inconveniente es que su instalación está restringida por la altura de caída. Sin embargo, el desarrollo de un aislamiento de papel impregnado que no gotea ha resuelto el problema de la limitación de la altura de caída, lo que permite que estos cables sigan siendo ampliamente utilizados.
• Cables de alimentación con aislamiento de plástico: estos cables tienen capas de aislamiento hechas de plásticos extruidos, como PVC, polietileno y polietileno reticulado. Los cables de plástico tienen una estructura simple, son fáciles de fabricar, livianos y convenientes para instalar sin restricciones en la altura de caída. Se utilizan ampliamente para aplicaciones de voltaje medio y bajo y están reemplazando cada vez más a los cables de papel impregnado. La principal limitación es la ocurrencia de ruptura por arborización, que restringe su uso a voltajes más altos.
• Cables de alimentación con aislamiento de caucho: estos cables tienen una capa aislante hecha de caucho combinado con varios aditivos, que luego se extruye sobre el núcleo conductor y se vulcaniza. Son flexibles, elásticos y adecuados para instalaciones que se mueven con frecuencia y tienen radios de curvatura pequeños. Los materiales de caucho que se utilizan habitualmente para el aislamiento incluyen mezclas de caucho natural, caucho de estireno y butadieno, caucho de etileno y propileno y caucho de butilo.

Por nivel de voltaje:

• Cables de baja tensión: adecuados para instalaciones fijas en líneas de distribución de CA de 50 Hz con una tensión nominal de hasta 3 kV.
• Cables de media y baja tensión: generalmente se refieren a cables con una tensión nominal de hasta 35 kV, incluidos los cables con aislamiento de PVC, los cables con aislamiento de polietileno y los cables con aislamiento de polietileno reticulado.
• Cables de alta tensión: generalmente se refieren a cables con una tensión nominal de 110 kV o superior, como los cables de polietileno y los cables con aislamiento de polietileno reticulado.
• Cables de tensión extraalta: con una tensión nominal de 275 kV a 800 kV.
• Cables de tensión ultraalta: con una tensión nominal de 1000 kV o superior.

Estructura básica de los cables de alimentación

Cualquier cable de alimentación consta de tres componentes básicos: el núcleo conductor, la capa de aislamiento y la capa protectora.

Núcleo conductor:

El núcleo es la parte conductora del cable de alimentación, que se utiliza para transportar energía eléctrica y es el componente principal del cable. La pérdida en el núcleo está determinada por el área de la sección transversal y la conductividad del material. Para reducir las pérdidas, el núcleo generalmente está hecho de cobre o aluminio, que tienen una alta conductividad.

Capa de aislamiento:

La capa de aislamiento separa eléctricamente el núcleo de la tierra y entre las diferentes fases, lo que garantiza una transmisión segura de energía. Aísla el conductor del núcleo de la capa protectora para evitar fugas. La capa de aislamiento debe soportar una gran tensión eléctrica y es susceptible a descargas parciales debido a las inevitables burbujas de aire. Estas descargas pueden causar corrosión por ozono, por lo que el aislamiento debe tener una buena resistencia a la corona. Actualmente, el polietileno reticulado predomina como material de aislamiento para cables con una capacidad nominal de hasta 110 kV.

Capa de protección:

Los cables de alimentación con una capacidad nominal de 15 kV y superior generalmente incluyen capas de protección del conductor y de aislamiento. Para los cables con una capacidad nominal de 6 kV y superior, las capas de protección ayudan a contener los campos electromagnéticos generados por la corriente dentro del cable, protegiendo los componentes circundantes. En caso de daños en el cable, la corriente de fuga fluirá a lo largo de la capa de blindaje hasta la red de puesta a tierra, proporcionando una función de protección.

Capa protectora:

La capa protectora protege el cable de alimentación de impurezas externas, humedad y daños mecánicos. Incluye capas protectoras internas y externas que protegen la capa de aislamiento. La calidad de la capa protectora afecta directamente la vida útil del cable. La capa concéntrica ubicada entre la capa de blindaje y la cubierta metálica, así como el material de relleno en los cables de alta tensión, también sirven como parte de la capa protectora.