Sustitución de cables eléctricos y de telecomunicaciones en superficie por cables subterráneos
Un antiguo transformador de torre al sur de Markgröningen, Alemania. En la actualidad, la torre solo lleva un interruptor alimentado por dos cables subterráneos.
Una línea eléctrica subterránea proporciona energía eléctrica con cables subterráneos. En comparación con las líneas eléctricas aéreas , las líneas subterráneas tienen un menor riesgo de provocar un incendio forestal y reducen el riesgo de que el suministro eléctrico se interrumpa por cortes durante vientos fuertes, tormentas eléctricas o fuertes nevadas o tormentas de hielo. Un beneficio adicional de la instalación subterránea es la calidad estética del paisaje sin las líneas eléctricas. La instalación subterránea puede aumentar el costo de capital de la transmisión y distribución de energía eléctrica , pero puede reducir los costos operativos durante la vida útil de los cables.
Historia
Los primeros trabajos de soterramiento se basaron en la detonación de explosivos mineros y en cables telegráficos submarinos. En Rusia, los cables eléctricos se utilizaron para detonar explosivos mineros en 1812 y para transportar señales telegráficas a través del Canal de la Mancha en 1850. [1]
Con la difusión de los primeros sistemas de energía eléctrica, también comenzó a aumentar la instalación subterránea de cables. Thomas Edison utilizó “tuberías subterráneas de corriente continua” en sus primeras redes de distribución de energía eléctrica ; primero se aislaron con yute en 1880 y luego se pasó al aislamiento de caucho en 1882. [1]
Posteriormente se produjeron avances tanto en las técnicas de aislamiento como de fabricación: [1]
1925: Se utiliza aislamiento de papel presurizado en cables.
1930: Se utiliza aislamiento de PVC en cables.
1942: Se utiliza por primera vez el aislamiento de polietileno en cables.
1962: Los cables con aislamiento de caucho de etileno propileno se comercializan
1963: Los accesorios de cable preformados están disponibles
Década de 1970: se encuentran disponibles accesorios para cables termorretráctiles
Los cables aéreos que transportan electricidad de alto voltaje y están sostenidos por grandes torres de alta tensión generalmente se consideran un elemento poco atractivo del campo. Los cables subterráneos pueden transmitir energía a través de áreas densamente pobladas o áreas donde la tierra es costosa o ambiental o estéticamente delicada. Los cruces subterráneos y submarinos pueden ser una alternativa práctica para cruzar ríos.
Ventajas
Menos sujeto a daños por condiciones climáticas severas (principalmente rayos , huracanes, ciclones, tifones, tornados, otros vientos y congelamiento).
Menor riesgo de incendio. Las líneas eléctricas aéreas pueden generar corrientes de falla elevadas debido al contacto entre la vegetación y el conductor, entre el conductor y el conductor o entre el conductor y el suelo, lo que genera arcos eléctricos grandes y calientes. [2]
Reducción del alcance de emisión de campos electromagnéticos (CEM) en el área circundante. Sin embargo, dependiendo de la profundidad del cable subterráneo, se pueden experimentar mayores CEM en la superficie. [3] La corriente eléctrica en el conductor del cable produce un campo magnético, pero la agrupación más cercana de los cables de alimentación subterráneos reduce el campo magnético externo resultante y se puede proporcionar un mayor blindaje magnético. Consulte Radiación electromagnética y salud .
Los cables subterráneos necesitan una franja circundante más estrecha de aproximadamente 1 a 10 metros para su instalación (hasta 30 m para cables de 400 kV durante la construcción), mientras que una línea aérea requiere una franja circundante de aproximadamente 20 a 200 metros de ancho que se debe mantener permanentemente libre para seguridad, mantenimiento y reparación.
Los cables subterráneos no suponen ningún peligro para las aeronaves que vuelan a baja altura ni para la vida silvestre.
Los cables subterráneos tienen un riesgo mucho menor de sufrir daños causados por la actividad humana, como robos, conexiones ilegales, [4] sabotajes y daños por accidentes. [5] [6]
Enterrar líneas de servicios públicos deja espacio para más árboles grandes en las aceras, [7] lo que genera beneficios ambientales y aumenta el valor de las propiedades. [8]
Desventajas
Marcador de cables subterráneos. Los marcadores se colocan a intervalos regulares para indicar la ruta y advertir del peligro de excavar en el cable.
El soterramiento es más costoso, ya que el costo de enterrar cables a voltajes de transmisión es varias veces mayor que el de las líneas eléctricas aéreas, y el costo del ciclo de vida de un cable eléctrico subterráneo es dos a cuatro veces el costo de una línea eléctrica aérea. Las líneas aéreas cuestan alrededor de $10 por 1 pie (0,30 m) y las líneas subterráneas cuestan entre $20 y $40 por 1 pie (0,30 m). [9] En áreas altamente urbanizadas, el costo de la transmisión subterránea puede ser entre 10 y 14 veces más caro que el de las líneas aéreas. [10] Sin embargo, estos cálculos pueden descuidar el costo de las interrupciones de energía. La diferencia de costo de vida útil es menor para las redes de distribución de menor voltaje, en el rango de 12 a 28% más alta que las líneas aéreas de voltaje equivalente. [11]
Mientras que la detección y reparación de roturas de cables aéreos se puede realizar en horas, las reparaciones subterráneas pueden llevar días o semanas, [12] y por este motivo se utilizan líneas redundantes.
Las ubicaciones de los cables subterráneos no siempre son obvias, lo que puede provocar que excavadores incautos dañen los cables o se electrocuten.
Las operaciones son más difíciles debido a que la alta potencia reactiva de los cables subterráneos produce grandes corrientes de carga y, por lo tanto, dificulta el control de voltaje. Las grandes corrientes de carga surgen debido a la mayor capacitancia de las líneas eléctricas subterráneas y, por lo tanto, limitan la longitud de una línea de CA. Para evitar los problemas de capacitancia al instalar líneas de transmisión de larga distancia bajo tierra, se pueden utilizar líneas HVDC, ya que no sufren el mismo problema. [13]
Mientras que las líneas aéreas pueden mejorarse fácilmente modificando las distancias entre las líneas y los postes de electricidad para transportar más energía, los cables subterráneos no pueden mejorarse y deben complementarse o reemplazarse para aumentar la capacidad. Las empresas de transmisión y distribución generalmente preparan las líneas subterráneas para el futuro instalando cables de mayor capacidad y que sigan siendo rentables.
Los cables subterráneos están más expuestos a sufrir daños por el movimiento del suelo. El terremoto de Christchurch de 2011 en Nueva Zelanda causó daños a 360 kilómetros (220 millas) de cables subterráneos de alta tensión y, posteriormente, dejó sin suministro eléctrico a grandes partes de la ciudad de Christchurch, mientras que solo se dañaron unos pocos kilómetros de líneas aéreas, en gran parte debido a que los cimientos de los postes se vieron afectados por la licuefacción .
Como las reparaciones y revisiones subterráneas requieren excavar calles, se crean parches y baches, lo que genera baches y un tránsito inseguro para automóviles y bicicletas. Las obras de servicios públicos también aumentan el cierre de carriles, lo que genera atascos de tráfico y un aumento del costo de las obras de repavimentación por parte del gobierno local. [14] [15]
Las ventajas pueden en algunos casos superar las desventajas del mayor costo de inversión y del mantenimiento y la gestión más costosos.
Métodos
Cables bajo Broadway en 2013
Perforación horizontal : este es un método en el que se utiliza una broca para perforar horizontalmente comenzando en un punto de la superficie del suelo y creando un arco subterráneo para volver a salir a la superficie. Este método se utiliza cuando se prefiere causar un daño mínimo a la superficie.
Soterramiento de zanjas: otro método para soterrar líneas eléctricas es cavar zanjas, tender las líneas eléctricas en ellas y volver a cubrirlas. Esto se hace a lo largo de toda la línea eléctrica. [16]
Banco de conductos: un tercer método utiliza conductos paralelos sujetos por espaciadores con arena o concreto entre los conductos. Métodos de instalación: conducto y espaciadores colocados directamente en una zanja, conducto y espaciadores colocados en encofrados de concreto o secciones prefabricadas de concreto y conducto. [17]
Reglamento
Europa
La Oficina de Mercados de Gas y Electricidad (OFGEM) del Reino Unido permite a las empresas de transmisión recuperar el coste de algunos soterramientos en sus precios a los consumidores. El soterramiento debe estar en Parques Nacionales o Áreas designadas de Excepcional Belleza Natural (AONB) para calificar. En 2021 se inició el trabajo en un proyecto para enterrar 9 kilómetros (5,6 millas) de líneas eléctricas aéreas de 400 kV que van desde cerca de Winterbourne Abbas hasta Friar Waddon ( 50°40′08″N 2°30′50″O / 50.669, -2.514 , al noroeste de Weymouth ) en Dorset AONB . Se planean esquemas similares para Snowdonia , Peak District y North Wessex Downs . [18]
Los cables aéreos de la red de transmisión principal que resultan más intrusivos visualmente quedan excluidos del plan. Algunos proyectos de soterramiento se financian con los ingresos de la lotería nacional.
En los Países Bajos, toda la energía eléctrica de baja y media tensión (<50 kV) se suministra actualmente de forma subterránea.
En Alemania, el 73% de los cables de media tensión son subterráneos y el 87% de los cables de baja tensión son subterráneos. El alto porcentaje de cables subterráneos contribuye a la altísima fiabilidad de la red (SAIDI < 20). [19] En comparación, el valor SAIDI (minutos sin electricidad al año) en los Países Bajos es de aproximadamente 30 y en el Reino Unido de aproximadamente 70.
California
En los Estados Unidos, la Norma 20 de la Comisión de Servicios Públicos de California (CPUC) permite la instalación subterránea de cables de energía eléctrica en determinadas situaciones. Los proyectos de la Norma 20A son financiados por todos los clientes de las empresas de servicios públicos. Los proyectos de la Norma 20B se financian parcialmente de esta manera y cubren el costo de un sistema aéreo equivalente. Los proyectos de la Norma 20C permiten a los propietarios financiar la instalación subterránea.
Japón
La mayor parte de la energía eléctrica en Japón todavía se distribuye mediante cables aéreos. En los 23 distritos de Tokio , según el Ministerio de Construcción y Transporte de Japón, sólo el 7,3 por ciento de los cables estaban tendidos bajo tierra en marzo de 2008.
Variantes
Una alternativa entre el soterramiento y el uso de líneas aéreas es la instalación de cables aéreos. Los cables aéreos son cables aislados que se colocan entre postes y se utilizan para la transmisión de energía o servicios de telecomunicaciones. Una ventaja de los cables aéreos es que su aislamiento elimina el peligro de descarga eléctrica (a menos que los cables estén dañados). Otra ventaja es que evitan los costos (especialmente altos en áreas rocosas) de enterrar los cables. Las desventajas de los cables aéreos son que tienen los mismos problemas estéticos que las líneas aéreas estándar y que pueden verse afectados por tormentas. Sin embargo, si el aislamiento no se destruye durante la falla de una torre o cuando es golpeado por un árbol, no hay interrupción del servicio. Los riesgos eléctricos se minimizan y es posible volver a colgar los cables sin interrumpir la energía.
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^ "Un camión se engancha en una línea eléctrica y causa daños importantes en el centro de la ciudad". The Mount Airy News . 22 de julio de 2020 . Consultado el 7 de agosto de 2020 .
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^ Kim, Kim, Cho, Song, Kweon, Chung, Choi, Jae-Han, Ju-Yong, Jin-Tae, Il-Keun, Bo-Min, Il-Yop, Joon-Ho (20 de marzo de 2014). "Comparación entre cable subterráneo y línea aérea para una red de distribución de corriente continua de bajo voltaje que sirve como repetidor de comunicaciones". Energies . 7 (3): 1656–1672. doi : 10.3390/en7031656 .{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
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^ Los residentes del vecindario de South City dicen que las excavaciones de los servicios públicos están dejando parches irregulares en la carretera, 24 de septiembre de 2019 , consultado el 19 de marzo de 2022
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^ Boothroyd, John (10 de diciembre de 2021). «Poder para el pasado». Arqueología británica . N.º 182. York. págs. 49-50. ISSN 1357-4442.
^ "Netzausbau en Alemania" (PDF) . kas.de (en alemán) . Consultado el 11 de noviembre de 2023 .
Enlaces externos
Wikimedia Commons alberga una categoría multimedia sobre Líneas eléctricas subterráneas .
Programa de soterramiento de la ciudad de San Diego
Grupo de presión estadounidense: Scenic America Archivado el 15 de febrero de 2019 en Wayback Machine
Grupo de presión del Reino Unido: "REVOLT" Archivado el 17 de octubre de 2016 en Wayback Machine.
