Planificación de instalación de cables subterráneos en conductos: Definición de un factor de seguridad para maximizar la vida útil del cable
Las instalaciones de cables subterráneos para la transmisión o distribución de energía o datos son esenciales para crear una infraestructura segura, resistente y duradera. Como en cualquier proyecto de construcción, la seguridad es una prioridad máxima en la instalación de cables subterráneos, tanto para los trabajadores involucrados como para la longevidad de los materiales utilizados. Una planificación adecuada, especialmente en la fase del tirado de cables, es fundamental para lograr una instalación segura y duradera. Este artículo explora cómo los elementos clave de planificación y el concepto de "factor de seguridad" pueden contribuir a instalaciones de cables subterráneos más seguras y efectivas.
Planificación del tirado como medida de seguridad
Una vez que un proyecto de instalación de cable subterráneo está en marcha, hay una flexibilidad limitada para abordar los problemas que surjan durante la instalación. Esto hace que la planificación de la instalación sea esencial no sólo para la eficiencia operativa sino también para la seguridad. Un plan de instalación de cable bien analizado minimiza el riesgo de daños en los cables, reduce reparaciones costosas y favorece la funcionalidad general y la vida útil del sistema.
Sin embargo, incluso con una planificación cuidadosa, aún pueden ocurrir daños imprevistos en los cables. Dinámicas como la falta de comunicación entre ingenieros e instaladores o condiciones del sitio no tomadas en cuenta pueden ser las culpables. Una planificación eficaz incorpora medidas de seguridad para mitigar los riesgos siempre que sea posible.
Un factor crítico en cualquier plan de instalación de cable: Coeficiente de fricción
En la planificación de la instalación, se conocen y predeterminan varios factores, incluidos la disposición del sitio, el material del conducto, el tipo de cable y la distancia del tirado. Sin embargo, un factor crítico y a menudo malinterpretado es el coeficiente de fricción (CDF) entre el cable y el conducto. El CDF tiene una relación directa con la tensión de tracción necesaria para instalar el cable de forma segura y varía según una variedad de factores, pero más específicamente entre la combinación de cables, conductos y tipos de lubricante.
Los fabricantes de cables proporcionan la tracción máxima y la presión lateral para ayudar a calcular un valor CDF de referencia. Sin embargo, estos valores suelen ser conservadores y se establecen para garantizar un manejo seguro del cable en una variedad de instalaciones. Dependiendo de la combinación de cable, conducto y tipo de lubricante, el COF puede ser mucho menor que los números del fabricante. Conocer el CDF real facilita el manejo seguro de los cables y maximiza el diseño del sistema. Por el contrario, aceptar un valor de COF de referencia potencialmente conduce a un enfoque único y no tiene en cuenta otros factores clave, lo que podría generar riesgos en el plan de instalación.
Entendiendo los daños ocultos en los cables
En las instalaciones típicas de cables subterráneos en conductos, el cable se pasa a través de un conducto utilizando un cabrestante o un equipo de tracción desde el extremo opuesto del conducto hasta una bóveda, un pozo de registro o un agujero de inspección. Es raro que una instalación de cables sea literalmente directa. Las curvas, las pendientes y los ángulos ejercen presión sobre el cable y, según el peso del cable, la ruta del conducto y las técnicas de instalación, estas presiones pueden verse exacerbadas y provocar fatiga del material. Este tipo de daño puede variar mucho según el tipo de cable, afectando el desempeño y la vida útil del cable y puede que no siempre sea visible.
Si bien se puede tener cuidado para garantizar un manejo seguro del cable mediante el uso de lubricantes para reducir la fricción y utilizando la maquinaria y el equipo adecuados, es posible que se produzcan daños si los cálculos no tienen en cuenta el COF real.
¿Existe un “factor de seguridad” estándar para estimar las tensiones de tirado de cables?
No existe un único “factor de seguridad” universalmente aceptado para estimar las tensiones de tirado de cables, pero aplicar uno es simplemente una buena ingeniería y planificación.
Los planificadores utilizan estándares y pautas de la industria cuando se trata de desarrollar sus proyectos y confían en las especificaciones del fabricante de cables para el uso y las limitaciones de sus productos. El fabricante podría recomendar un COF de referencia conservador de 0,35 o superior para proteger el cable durante la instalación. Algunos pueden confiar en el COF de este fabricante como su «factor de seguridad» al calcular las tensiones. Sin embargo, la confianza en un número COF de referencia fijo que se aplica a cada proyecto es engañosa y, en algunos casos, podría representar una ingeniería excesiva para la instalación de cables. Cuando se trata de calcular la tensión del tirado de cables, esto es tan específico para las circunstancias del proyecto, como el plano del sitio, los materiales involucrados, el diseño del sistema de conductos y el equipo, que tener el mismo punto de referencia de COF para todos los proyectos es como hacer un estándar de que todas las personas deben usar el mismo tamaño de pantalón: no tiene sentido.
Para ayudar a calcular las tensiones del tirado, los ingenieros e instaladores han recurrido al software de planificación. Si bien el software no proporciona un factor de seguridad, el uso de un software como herramienta para modelar la viabilidad del tirado es, en sí mismo, una medida de seguridad.
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Planificación del tirado: Un punto de partida para la seguridad de los cables
Hay varias opciones de software de cálculo para el tirado de cables disponibles para ingenieros, planificadores e instaladores. Una opción en la confían los equipos es el Polywater® Pull-Planner™. Ofrece un valioso apoyo para crear planes de instalación de cables seguros y eficientes. A continuación se muestran algunas características únicas que lo convierten en una herramienta valiosa:
- Amplia base de datos COF: El software Pull-Planner incluye la base de datos COF más grande del mundo, lo que permite a los usuarios analizar varias combinaciones de cables, conductos y lubricantes para su proyecto.
- Cálculos de COF personalizables: Al comparar diferentes materiales de cables y conductos, con o sin lubricante, los ingenieros pueden elegir las opciones más adecuadas para cada proyecto.
- Registro de tensión de campo: El software permite a los usuarios registrar las tensiones de campo reales, lo que permite el cálculo retroactivo del COF para proyectos futuros con materiales y condiciones similares.
- Integración con especificaciones del fabricante: Pull-Planner incorpora especificaciones para los tipos de cables y conductos más comunes, agilizando el proceso de planificación.
- Cantidades de lubricante: Una cantidad de lubricante recomendada como parte del informe final del plan de instalación.
Estas características hacen que Pull-Planner sea más que una simple calculadora: es una herramienta que contribuye a realizar instalaciones más seguras al permitir una planificación detallada que tiene en cuenta múltiples variables.
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Los números de COF probados son un buen punto de partida
La extensa base de datos COF del Pull-Planner proviene de más de cuarenta años de datos COF reales probados en laboratorio de Polywater, lo que equivale a miles de millas de cable que se han instalado en las últimas décadas con la ayuda del Pull-Planner™, en todas sus diversas iteraciones a lo largo de los años. Si bien las condiciones de campo como la temperatura, la humedad, la arena y la suciedad y el equipo de tirado influyen en el COF, los ingenieros de todo el mundo confían en la base de datos del software. Para muchos, la base de datos COF única del Pull-Planner es un excelente punto de partida para crear planes con valores COF más precisos para sus tipos de materiales de chaquetas de cable y conductos de cables.
Para otros, la base de datos COF del Pull-Planner brinda confianza en la creación de nuevas posibilidades para el diseño de sus sistemas de cable al permitir al planificador modelar aspectos como tirados de cables más largos o la eliminación de estructuras subterráneas, lo que a su vez reduce los costos del proyecto.
Definición de un factor de seguridad o amortiguador que es un multiplicador
En campos de ingeniería, como la ingeniería estructural y mecánica, existen ecuaciones de factor de seguridad (FoS) y margen de seguridad (MoS) para equipos, estructuras y aplicaciones. Por lo general, son una relación entre la resistencia del material y la tensión admisible (o la capacidad real y el valor de la demanda). Funcionan como una forma de tener en cuenta la incertidumbre de las fuerzas aplicadas a las propiedades del material en el estado final o el uso final del producto que se está construyendo. Como ejemplo, considere el diseño de un sistema de ascensor que pueda soportar más peso que su uso previsto real, de modo que pueda funcionar de manera segura en circunstancias normales y extremas.
En cierto modo, esto es como hacer cálculos del tirado de cables. El ingeniero tiene como objetivo dar cabida a tantas variables como sea posible en la etapa de planificación o diseño de un proyecto. Para tener esto en cuenta, algunos planificadores incorporan un factor de seguridad o amortiguador que se basa en las limitaciones máximas proporcionadas por los fabricantes de cables. Como se mencionó anteriormente, esto puede ser engañoso cuando se aplica a todos los proyectos que utilizan el mismo tipo de cable, ya que solo tiene en cuenta un factor: el cable.
Entonces, ¿cómo pueden los ingenieros definir un factor de seguridad dentro de un plan de instalación de cable que tenga en cuenta las tensiones inciertas aplicadas a las propiedades del material de una manera que sea una proporción del COF calculado?
Una idea es definir un factor de seguridad que sea un multiplicador del COF calculado. En teoría, esto podría ser algo así como entre el 1,5x y el 2,0x del COF calculado. De esa manera, el factor de seguridad puede escalar con los diferentes valores de COF. La pregunta entonces es: ¿cuál debería ser el factor multiplicador? Una forma de determinar esto es a través de experiencias pasadas y un archivo de datos de tirado de cables registrados en el campo.
Medición y registro de tensiones de campo reales
Muchos equipos de ingeniería e instalación colaboran para realizar instalaciones de cables subterráneos seguras. Un ejemplo de esto en la práctica es la medición y el registro de la tensión durante la instalación y compartir los resultados. Estos datos no solo son valiosos para revisar junto con el plan, sino que también son valorados por el ingeniero de planificación, que puede usar esta documentación para futuros proyectos de cables que utilicen los mismos materiales de cables y conductos, así como el mismo diseño del sistema de conductos.
El Pull-Planner de Polywater está diseñado para incorporar y registrar estos datos de campo sobre el COF. La función “Calcular COF de Campo” permite a los usuarios calcular y analizar retroactivamente los resultados. Los ingenieros pueden comparar el COF planificado con el COF de campo y evaluar cualquier variación. A partir de esto, pueden desarrollar su propia base de datos COF personalizada que se basa en sus instalaciones de cable específicas. Los beneficios de este proceso son muchos y se acumulan entre sí, como la capacidad de diseñar e instalar tramos continuos de cable más largos de forma segura, lo que reduce la mano de obra requerida y alivia la necesidad de componentes costosos como bóvedas, bahías de empalme, pozos de registro y pozos de tirado.
Conocer el margen del COF del plan versus el COF de campo en muchas instalaciones de cables subterráneos similares brindará a los ingenieros un conjunto de datos a partir del cual pueden desarrollar un factor de seguridad relevante.
Conclusión
Una planificación eficaz del tirado de cables es crucial para lograr instalaciones subterráneas seguras y exitosas. Al incorporar factores de seguridad, comprender variables como el coeficiente de fricción y utilizar herramientas como el Pull-Planner™ de Polywater, los ingenieros pueden anticipar los desafíos y minimizar los riesgos. Estas precauciones no sólo protegen el cable, el conducto y el equipo, sino que también prolongan la vida útil de todo el sistema. Una planificación cuidadosa de la instalación no solo consiste en evitar problemas de instalación inmediatos; es una inversión en la confiabilidad y resiliencia a largo plazo de la infraestructura eléctrica y de comunicaciones.
