Instalación subterránea de cables en ductos: 5 tendencias a considerar

El cableado subterráneo puede ser un proceso largo y costoso. En el pasado, muchas empresas de servicios públicos han optado por instalar sus cables eléctricos y de comunicaciones por encima. Sin embargo, las circunstancias de las últimas décadas, impulsadas por fenómenos meteorológicos extremos recurrentes y otros desafíos relacionados con el clima, han expuesto vulnerabilidades en partes de la red eléctrica y las redes de comunicaciones. Estos desafíos, combinados con la creciente demanda de los clientes, han inclinado la balanza a favor del soterramiento de cables para muchos proveedores de servicios públicos y de propiedad privada.

La viabilidad del soterramiento hoy en día ha sido posible gracias a fabricantes de diversas especialidades y disciplinas. Desde la creación de equipos de construcción innovadores, herramientas de planificación más inteligentes, técnicas de instalación mejoradas, sistemas de monitoreo habilitados por IoT y avances en la ciencia de los materiales, el soterramiento se ha convertido en una inversión a largo plazo más sostenible y asequible. En ese contexto, los ingenieros de planificación tienen la tarea de hacer que sus proyectos sean lo más efectivos, eficientes y económicos posible. Con todos estos esfuerzos subterráneos de electricidad y telecomunicaciones en el horizonte, aquí están las 5 tendencias que los ingenieros de infraestructura subterránea pueden querer considerar para un proyecto de instalación de cables en ductos.

1. El auge de herramientas de planificación más inteligentes

La planificación es una parte esencial del proceso de cableado subterráneo y los ingenieros no son ajenos al viejo dicho de Ben Franklin: «Si no planificas, estás planeando fracasar». Sin embargo, con las herramientas de planificación modernas hechas posibles gracias a una variedad de tecnologías, la frase podría modificarse para decir: «no adoptar una planificación inteligente es una tontería». Esto se debe a que las herramientas disponibles hoy en día hacen que los desafíos heredados de la instalación de cables subterráneos queden obsoletos. A continuación presentamos solo una pequeña muestra de las tecnologías de plataforma que están haciendo del proceso de planificación una estrategia empresarial más inteligente:

Tecnologías avanzadas de penetración en el suelo (GPT):

Los complejos terrenos rurales y urbanos tienen desafíos ocultos bajo tierra que pueden provocar contratiempos y retrasos en los proyectos. Sin embargo, con el rápido avance de tecnologías como el radar de penetración terrestre (GPR), los ingenieros ahora pueden obtener información detallada sobre las condiciones del subsuelo. Esto ayuda a localizar servicios públicos, evaluar las propiedades del suelo e identificar riesgos potenciales antes de la excavación, garantizando así una ejecución del proyecto más segura y eficiente.

Integración de Gemelos Digitales y BIM (Building Information Modeling):

Junto a la tecnología que ayuda a visualizar mejor las condiciones subterráneas, como GPT, está la capacidad de crear una réplica virtual de las infraestructuras subterráneas, utilizando tecnologías BIM y un Gemelo Digital. Los ingenieros pueden simular varios escenarios, optimizar diseños y mejorar las estrategias de mantenimiento y operación. La integración de estas tecnologías ofrece una planificación más precisa a largo plazo, soluciones rentables y una mejor gestión de activos.

Software de diseño de zanjas:

La mayoría del software de diseño de zanjas del mercado permite a los ingenieros crear una sección transversal de la zanja y probar rápidamente la viabilidad del diseño, lo que hace que sea más fácil y eficiente planificar zanjas de cables complejas. Los usuarios obtienen acceso a una gran biblioteca de cables predefinidos y otros elementos que van en la zanja. Algunas versiones de software de diseño de zanjas permiten a los ingenieros combinar múltiples elementos de infraestructura como cables de agua, gas, alcantarillado, eléctricos y de fibra dentro del mismo banco de ductos. Con estas versiones mejoradas, los usuarios pueden probar rápidamente configuraciones de diseño distintivas y exportar cálculos de cantidad para relleno y cables. Algunas versiones de software cuentan con la capacidad de ejecutar simulaciones avanzadas de elementos finitos de resistividad térmica y campos magnéticos de la sección transversal de la zanja. Esto ayuda a evitar posibles fallas en el rendimiento de la instalación de cable real que pueden ser causadas por condiciones ambientales específicas donde se crea la zanja.

Herramientas de análisis de cables:

Existe una variedad de soluciones de software en el mercado que brindan análisis de cables para calcular y medir aspectos como la ampacidad del cable, el tamaño del cable y el cálculo de la demanda máxima. Si bien estos no son conceptos completamente nuevos, la variedad de funciones de los proveedores ha aumentado. Los ingenieros de planificación pueden explorar qué conjunto de herramientas se adapta a sus necesidades.

Software de planificación de instalación de cables:

La fricción durante la instalación de cables en ductos se puede gestionar con lubricantes especializados para cables. Sin embargo, el software de planificación de instalación de cables permite a los ingenieros maximizar de forma segura la distancia de tracción del cable y minimizar, o incluso eliminar, los empalmes de cables. Se puede reducir la cantidad de bóvedas y cajas de extracción, lo que resulta en menores costos del proyecto. El software también analiza la probabilidad de atascos, estima la tensión final y la presión lateral, y ayuda a determinar la mejor dirección para tirar, todo para confirmar una instalación de cable segura y eficiente. El software de planificación de tracción también puede proporcionar cálculos más precisos del coeficiente de fricción (COF) cuando los datos de campo se registran y se calculan nuevamente dentro del software. El uso de estas mediciones de tensión para calcular el COF ayuda a los ingenieros a comprender mejor los factores de seguridad razonables y planificar con mayor precisión futuras instalaciones de cables que utilicen las mismas opciones de conductos, cables y lubricantes.

La implementación de solo una de estas herramientas por sí sola es impresionante, pero la combinación de estas plataformas tecnológicas tiene el potencial de llevar la instalación subterránea de cables en ductos a una era completamente nueva, una en la que la totalidad de la instalación del cable está planificada y prácticamente mapeado.

2. Avances en la ciencia de la gestión de la fricción

Muchas prácticas, estándares, y puntos de referencia para la instalación segura de cables se basan en datos de décadas pasadas. Estos se basaron en la tecnología y la capacidad disponibles en ese momento para gestionar niveles seguros de fricción y la tensión resultante y la presión de las paredes laterales entre el ducto y los cables. El uso de cálculos conservadores para el coeficiente de fricción se considera ampliamente como una mejor práctica porque el riesgo de daños al cable durante la instalación es significativo. En algunos círculos, se cree que la mayoría de las fallas de los cables se producen debido a daños sufridos por el cable durante su instalación. Es mejor prevenir que lamentar; sin embargo, utilizar un factor de seguridad conservador puede limitar el potencial del proyecto y aumentar los costos.

Teniendo en cuenta los límites de tensión máxima que proporcionan los fabricantes de cables, los fabricantes de lubricantes para cables especializados (como Polywater) han aumentado los límites de rendimiento de lo que un lubricante puede hacer para la instalación de cables. Hoy en día, la combinación única de software de modelado (que utiliza cables reales y datos de campo), junto con el uso de lubricantes para cables de alto rendimiento y técnicas de instalación innovadoras, permite tender cables con seguridad a distancias significativamente mayores: más del doble de las distancias estándar de décadas pasadas. Una práctica novedosa que contribuye a estos resultados de rendimiento es la prelubricación de los conductos mientras se prueba el ducto antes de la instalación del cable. Se pueden utilizar varias técnicas para prelubricar el conducto. Un método es el uso de esparcidores de lubricante o esponjas que llevan un lubricante para cables de grado específico a través del ducto. Esto prepara las posibles superficies de fricción que se encuentran en la parte más profunda del conducto o en las curvas del conducto que generalmente son más difíciles de lubricar con métodos convencionales. Avances como estos han llevado a una mayor eficiencia durante la instalación y han establecido sistemas con mayor confiabilidad.

3. Las prácticas mejoradas de aplicación de lubricante para cables mejoran la seguridad en el sitio de instalación

El cableado subterráneo es un asunto serio. Las pautas de salud y seguridad de los trabajadores son parte de los estándares y prácticas de la industria y son un aspecto importante del proceso de instalación de cables. Los trabajadores reciben una capacitación integral para familiarizarse con los procedimientos de seguridad, el funcionamiento de los equipos, y los protocolos de emergencia del entorno laboral. El uso de EPP (equipo de protección personal), como cascos, ropa de alta visibilidad, guantes, botas de seguridad, protección para los ojos y ropa resistente al fuego (FR), mantiene a los trabajadores seguros. Las tecnologías de detección de gases se utilizan para monitorear la calidad del aire y alertar a los trabajadores sobre la presencia de gases nocivos en espacios confinados como una bóveda subterránea. Se hace una inversión importante en seguridad. Incluso las cosas más pequeñas pueden contribuir en gran medida a mejorar la seguridad en el entorno laboral, como las técnicas de aplicación de lubricante para cables.

Es común que los trabajadores apliquen lubricante manualmente (a mano) al cable mientras se instala. Sin duda, esta es una práctica aceptada por los trabajadores si usan guantes que les queden bien. Sin embargo, existen técnicas avanzadas, como la aplicación del lubricante con una bomba mecánica, que pueden distribuir el lubricante de forma más precisa y eficiente sobre el cable y, al mismo tiempo, reducir los residuos o derrames. Esta técnica puede mantener un entorno de trabajo más limpio y minimizar los factores de error humano. La aplicación automatizada de lubricante también proporciona una mejor ergonomía. Los trabajadores pueden mantener una postura más fija y erguida mientras guían el lubricante hacia el cable a través de la manguera de la bomba, en lugar de encorvarse sobre el cable y meter la mano en un balde. Además, esta técnica de aplicación asegura una reducción adecuada de la fricción. El lubricante se puede aplicar de manera más consistente, asegurando que una cantidad suficiente llegue profundamente al ducto, donde más se necesita. Bombear lubricante sobre un cable es más seguro para el cable, el sistema de conductos, y el entorno de trabajo.

4. El endurecimiento del sistema comienza en la instalación

Una gran parte de la elección del cable subterráneo es la resiliencia resultante contra eventos climáticos extremos, el aumento del nivel del mar, y otros desafíos relacionados con el clima. La incorporación proactiva de diseños adaptativos, materiales robustos, y soluciones innovadoras para mitigar los riesgos y garantizar la longevidad y funcionalidad de los sistemas de infraestructura es crucial. Como parte de las medidas proactivas de fortalecimiento del sistema, muchos están integrando la instalación de selladores de ductos como parte del proceso de instalación de cables. Si bien varios estándares y códigos de la industria requieren el uso de selladores de conductos para evitar el ingreso de agua, gas y la infiltración de animales e insectos, algunos van más allá de los requisitos mínimos para crear sistemas capaces de resistir el impacto de condiciones climáticas severas, como altas presiones de columna de agua. Hay una variedad de opciones de selladores de conductos, desde selladores químicos de espuma expandibles de 2 componentes hasta selladores mecánicos de ingeniería. La selección debe cumplir al menos con los requisitos mínimos de rendimiento. La práctica de sellar conductos junto con la nueva instalación de cables en ductos está ganando popularidad. Dependiendo de la escala del proyecto, se puede ganar eficiencia instalándolos en paralelo con el cable.

5. El costo de hacer negocios

Muchos de los problemas de la cadena de suministro y los desafíos en el tiempo de entrega de materiales que la industria de la construcción ha experimentado debido a la pandemia global y los conflictos globales tienen una tendencia a la baja. Además, se prevé que los costos no fluctuarán tanto como en años anteriores (un aumento del 217% en 2022*), pero experimentarán aumentos moderados (2 – 4%) a lo largo de 2024. Para los proyectos que han estado en un patrón de espera, parece un momento adecuado para sacarlos adelante, ya que los costos en general parecen estar estabilizándose, especialmente en comparación con el pasado reciente. Si bien siempre existen algunas incertidumbres, ahora es el momento de soterrar cables.

A fin de cuentas, la viabilidad del enterramiento es una realidad inminente. Al mantenerse informados e incorporar estos enfoques innovadores en sus prácticas, los ingenieros de planificación y diseño pueden contribuir a proyectos subterráneos de electricidad y telecomunicaciones resilientes, sostenibles y eficientes en 2024 y más allá.

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(*Fuente: ENR)