Refrigeración artificial de cables subterráneos

REFRIGERACION ARTIFICIAL DE CABLES SUBTERRANEOS.
• Para reducir la resistencia térmica externa de los cables se utilizan métodos de refrigeración artificial:
• Bombeo de agua o aceite aislante a lo largo de un conducto central formado en el interior del cable.
• Bombeo de agua o aceite aislante a través de tuberías de plástico puestas junto a los cables.
• Bombeo de agua o aceite aislante a través de tuberías de plástico en cuyo interior va el cable. Se le
llama refrigeración integral.
Ejemplo de Empalme para un cable relleno en aceite.
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Sistemas refrigerantes y refrigeración.
♦ El costo de los sistemas refrigerantes se puede expresar en forma aproximada a
C = a + b "q donde a y b son constantes y q es la cantidad de calor a eliminar
Por esta razón mientras mayor sea el tamaño del sistema, q mayor, menor será el costo por unidad de
volumen.
♦ La longitud máxima del cable, entre el refrigerador y las estaciones de bombeo, depende de
dos factores :
◊ La elevación máxima de temperatura,
◊ La caída de presión máxima del elemento refrigerante.
♦ En el caso de un refrigerante en un sólo estado, líquido o gaseoso, la caída de presión dentro
de la tubería esta dado por:
p = 4 f ( v)2 L / 2D
donde f = coeficiente de rozamiento del refrigerante
= densidad del refrigerante
v = velocidad del fluido
L = longitud del cable
D = diámetro de la tubería
♦ La pérdida térmica total q esta dada por
q = (G Cp )/L x (D2/4)
donde G = flujo de la masa refrigerante
Cp = calor específico del fluido
= elevación de temperatura ºC
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L = largo del cable
La pérdida total q es la suma de las pérdidas por corriente alterna del conductor, de la entrada de calor
desde el exterior y de la turbulencia del flujo del mismo refrigerante.
♦ Por todo lo anterior, vemos que
◊ la caída de presión p dentro de la tubería es proporcional a L3, es decir a mayor
largo mucho mayor caída de presión.
◊ La cantidad de calor, pérdida o carga térmica, es proporcional a L, es decir a mayor
largo mayor cantidad de calor que se necesita refrigerar.
Dieléctricos.
♦ Debido a que los cables se utilizan bajo voltajes elevados, la elección del material dieléctrico
es importante.
♦ Entre las posibilidades de materiales dieléctricos podemos encontrar:
◊ Vacío. Tiene perdidas dieléctricas muy bajas y alta capacidad de ruptura. Se
presentan problemas de sujeción, por lo que se instalan separadores cada cierto tramo.
◊ Papel impregnado. Es una alternativa confiable y económica. Se emplea papel de
pulpa de madera con celulosa de fibra larga, impregnado en aceites o parafinas,
dependiendo de la tensión de servicio y de la instalación física del cable.
◊ Fluidos criogénicos: hidrógeno o nitrógeno con relleno de cinta de papel o plástico.
Tienen tensiones de ruptura y características de perdidas que lo hacen superiores a las
cintas de papel impregnado. Además presentan menores efectos capacitivos, por
menor permisividad, por lo que la regulación de tensión es mejor especialmente en
bajas cargas.
◊ El helio presenta características inferiores a la cinta impregnada pero aun puede ser
útil en ciertos casos.
El gráfico muestra una comparación de capacidad de ruptura para distintos dieléctricos.
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