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Reemplazo de cable para bomba sumergible de media tensión en un puerto fluvial de Kazajistán: 180 m de cable de 6/10 kV en una sola longitud

Una estación de bombeo de un puerto fluvial en Pavlodar, Kazajistán, necesitaba un reemplazo de cable para bomba sumergible de media tensión en una bomba sumergible de 6000 V alimentada desde un variador de frecuencia (VFD) de media tensión a través de un filtro du/dt. TEBAOFLEX suministró 180 m de (N)TSCGEWCUEUS 6/10 kV S3×50+2×25/2+S(4×0.5), pedidos como una sola longitud continua en una sola bobina sin empalmes. El cable tiene tres núcleos de potencia de 50 mm², dos núcleos de tierra de 12.5 mm², dos pares de control trenzados bajo una pantalla común, una trenza general de cobre estañado y una cubierta de caucho roja, con un diámetro exterior máximo acordado de 54 mm para adaptarse a la entrada de cable de la bomba. Los criterios del ensayo de aceptación en fábrica acordados con el comprador incluyen descargas parciales de 10 pC o menos a 1.73 U₀, y la bobina ya se envió.

El proyecto de un vistazo

¿Qué implica el reemplazo de un cable para bomba sumergible de media tensión?

Un reemplazo de cable para bomba sumergible de media tensión es un cable nuevo fabricado según las funciones de los núcleos y la tensión nominal que necesita la bomba y con un diámetro que admita su entrada de cable, de modo que se conecte a los mismos circuitos del motor, de tierra y de control y quede sellado en la misma entrada de cable. Para esta bomba de 6000 V en Kazajistán, el pedido especificó tres núcleos de potencia de 50 mm², dos núcleos de tierra, un elemento de control apantallado para los circuitos de monitoreo o control de la bomba, una tensión nominal de 6/10 kV y un diámetro exterior máximo de 54 mm.

La bomba funciona con un variador de frecuencia, por lo que el cable transporta algo más que energía a la frecuencia de red. Los rápidos pulsos de conmutación del variador recorren los 180 m del tendido y se reflejan en el motor, razón por la cual hay un filtro du/dt a la salida del variador, y las señales de monitoreo o control de la bomba comparten el cable con esos núcleos de potencia. La trenza general de cobre estañado y la trenza común sobre los dos pares de control están ahí para esa combinación. La misma construcción figura como producto, con sus valores de diseño preliminares, en la página del cable de potencia y control para bombas (N)TSCGEWCUEUS 6/10 kV.

Cómo leer el cable existente: núcleos de potencia, conductores de tierra y un elemento de control

Las fotografías del cable existente de esta bomba sumergible de 6000 V, tomadas por el cliente, muestran la disposición con la que tenía que coincidir el cable de reemplazo de TEBAOFLEX. El cable existente tiene tres núcleos de potencia de media tensión rematados con terminales de cable, dos conductores de tierra verde-amarillos y un núcleo blanco con la impresión CONTROL ELEMENT que lleva los hilos de control, todo ello bajo una cubierta interior negra, una trenza de hilos de cobre y una cubierta exterior roja. El cable de reemplazo mantiene las mismas funciones de los núcleos en el mismo tipo de construcción.

Hay una diferencia que se aprecia en la terminación. En la terminación existente, las conexiones a tierra se hacen con conductores verde-amarillos. En la construcción (N)TSCGEWCUEUS, los dos núcleos de tierra de 12.5 mm² están recubiertos de caucho semiconductor, por lo que se ven negros al abrir la cubierta interior; el instalador debe tenerlo en cuenta al preparar los nuevos extremos del cable.

Construcción del cable de reemplazo de 6/10 kV, capa por capa

El cable de reemplazo (N)TSCGEWCUEUS de 6/10 kV tiene tres núcleos de potencia de cobre estañado flexible de 50 mm², cada uno con una pantalla semiconductora del conductor, aislamiento de EPR y una pantalla semiconductora del aislamiento. Junto a ellos se sitúan dos núcleos de tierra de cobre estañado de 12.5 mm² recubiertos de caucho semiconductor y un elemento de control formado por dos pares trenzados de núcleos de 0.5 mm² bajo una única trenza común de cobre estañado. Completan el cable una cubierta interior GM1b, una trenza general de hilos de cobre estañado y una cubierta exterior de policloropreno 5GM5 roja.

1. Conductor de potencia: cobre estañado flexible, de hilos finos, 50 mm² (tres núcleos)
2. Pantalla del conductor: compuesto semiconductor sobre el conductor
3. Aislamiento: compuesto de caucho EPR
4. Pantalla del aislamiento: capa semiconductora con una envoltura de cinta semiconductora
5. Núcleo de tierra: cobre estañado, 12.5 mm², recubierto de caucho semiconductor (dos núcleos, 25 mm² en conjunto)
6. Elemento de control S(4×0.5): cuatro núcleos de cobre estañado de 0.5 mm² con aislamiento de EPR, formando dos pares trenzados bajo una única trenza común de hilos de cobre estañado
7. Cubierta interior: compuesto de caucho tipo GM1b
8. Pantalla general: trenza de hilos de cobre estañado
9. Cubierta exterior: caucho de policloropreno (PCP) tipo 5GM5, rojo

(N) delante de la designación indica una construcción fabricada con referencia a la serie DIN VDE 0250, en este caso DIN VDE 0250-813; no es una marca de certificación VDE. Las letras de designaciones como esta se explican, en la medida en que las define la leyenda VDE, en nuestra guía para leer designaciones de cables VDE.

¿Qué significa S3×50+2×25/2+S(4×0.5) en este cable para bomba?

S3×50+2×25/2+S(4×0.5) enumera los núcleos del cable: S3×50 son los tres núcleos de potencia de 50 mm², 2×25/2 es un conductor de tierra de 25 mm² dividido en dos núcleos de 12.5 mm², y S(4×0.5) es un elemento de control apantallado de cuatro núcleos de 0.5 mm². El comprador de este pedido de Kazajistán pidió a TEBAOFLEX que confirmara las partes de tierra y de control, y TEBAOFLEX confirmó que los dos núcleos de tierra son de 12.5 mm² cada uno, 25 mm² en conjunto, y que los cuatro núcleos de control forman dos pares trenzados bajo una pantalla común de cobre estañado.

El mismo elemento de control se escribe a veces S(2×2×0.5), que indica directamente los dos pares; ambas formas aparecen en la correspondencia de este pedido. Dividir el conductor de tierra en dos núcleos permite alojarlos en los huecos entre los núcleos de potencia redondos, lo que mantiene el cable redondo y flexible. Trenzar cada par de control y apantallar el grupo de pares reduce el ruido que se acopla en las señales de control desde los núcleos de potencia contiguos, algo que importa sobre todo en una bomba alimentada por VFD.

Por qué aislamiento de EPR y una cubierta de policloropreno en un cable para bomba sumergible

La hoja de parámetros de este pedido de (N)TSCGEWCUEUS de 6/10 kV especifica aislamiento de EPR con pantallas de caucho semiconductor, una cubierta interior de caucho GM1b y una cubierta exterior de policloropreno (PCP) 5GM5 roja. El EPR ofrece una alta rigidez dieléctrica y un comportamiento estable en servicio húmedo, y la hoja describe la cubierta de PCP como resistente al agua, al aceite, al ozono, a la luz ultravioleta, a la abrasión y al desgarro. El recubrimiento de estaño protege los conductores de cobre contra la oxidación y la corrosión en el agua y mantiene fiables las terminaciones prensadas y soldadas.

La misma hoja cita IEC 60332-1-2 para la propagación de la llama, IEC 60811-404 para la resistencia al aceite e IEC 60811-403 para la resistencia al ozono como referencias de ensayo, e indica que el cable no está libre de halógenos, porque la cubierta exterior es un compuesto de policloropreno. Una estación que necesite cable libre de halógenos necesita otra cubierta, y la consulta debe indicarlo. El motivo por el que los cables flexibles utilizan aislamiento de EPR en lugar de XLPE se explica en nuestra guía sobre el aislamiento EPR.

¿Cabrá el cable de reemplazo en la entrada de cable de la bomba? El límite de 54 mm

El cable de reemplazo de 6/10 kV para esta bomba sumergible de 6000 V tenía que quedar sellado en la entrada de cable existente de la bomba, por lo que el comprador fijó un diámetro exterior máximo de 54 mm. La hoja de parámetros del pedido para este cable (N)TSCGEWCUEUS de 6/10 kV indicaba un rango calculado de 54–58 mm. El comprador preguntó si se podía confirmar un máximo de 54 mm, o qué manguito de sellado de la entrada de cable necesitaría un cable de mayor diámetro, y TEBAOFLEX confirmó un diámetro del cable terminado no superior a 54 mm como punto del ensayo de aceptación en fábrica.

El sello de una entrada de cable sujeta la cubierta del cable dentro de un rango estrecho de diámetros. Un cable demasiado grueso no pasará por el manguito de sellado; uno demasiado delgado puede no quedar sellado. Por eso el diámetro se acordó antes del pedido como un máximo de 54 mm y se convirtió en un punto del ensayo de aceptación en fábrica en lugar de dejarse como un valor nominal; corresponde al propietario de la bomba y a su instalador confirmar si la entrada queda sellada con el cable entregado.

¿Puede una bomba sumergible de 6 kV alimentada por VFD funcionar con 180 m de este cable?

Para un motor de bomba sumergible de 6000 V alimentado por un VFD de media tensión con filtro du/dt, la tensión nominal de este cable (N)TSCGEWCUEUS de 6/10 kV (U₀/U 6/10 kV, Um 12 kV) cubre el circuito del motor: su tensión nominal entre conductor y tierra, U₀, equivale a la tensión de línea completa de 6 kV. Corresponde al proveedor del variador calcular si el variador, el filtro y el motor funcionan en conjunto a lo largo de 180 m. Para esa comprobación, TEBAOFLEX proporcionó al comprador la capacitancia del cable, 0.345 µF/km, y su inductancia, 0.371 mH/km; en el tendido de 180 m, esto equivale a unos 0.062 µF y 0.067 mH.

Cuando está conectada en todo su contorno tanto en el extremo del variador como en el extremo de la bomba, la trenza general de cobre estañado ofrece a las corrientes de alta frecuencia del variador un camino de retorno de baja impedancia dentro del cable, y la trenza común sobre los pares de control reduce el ruido que se acopla en el circuito de control. Qué significa la cobertura de la trenza y cómo se comparan las pantallas trenzadas y en espiral se explica en nuestra guía de pantalla en espiral vs. pantalla trenzada. La cifra de 200 A es solo una referencia a 30 °C al aire libre y debe corregirse para el recorrido real.

Por qué el pedido exigía una sola longitud continua de 180 m sin empalmes

El pedido de Kazajistán de este cable para bomba sumergible de 6/10 kV exigía los 180 m como una sola longitud continua en una sola bobina, sin empalmes, uniones de fábrica ni tramos reparados. En un cable para bomba de media tensión que puede permanecer en el agua, un empalme es un punto por donde puede entrar el agua y donde puede fallar el aislamiento. TEBAOFLEX confirmó los 180 m como cable totalmente nuevo en una sola longitud y ofreció una carta que confirma que no contiene empalmes.

Los ensayos de fábrica respaldan esa afirmación, pero no pueden demostrarla por sí solos. Un conductor de potencia o una pantalla rotos por completo no superarían la comprobación de resistencia del conductor o de continuidad de la pantalla, y un aislamiento lo bastante dañado como para perforarse, o para presentar descargas superiores a 10 pC a 1.73 U₀, no superaría el ensayo de tensión o de descargas parciales. Una reparación bien hecha aún podría superar esos ensayos. TEBAOFLEX comunicó al comprador que, en la práctica, un video no puede seguir 180 m de cable desde el primer metro hasta el último, por lo que ofreció la carta de ausencia de empalmes para acompañar las fotografías y el video prometidos del cable y de su marcado métrico, así como el informe de ensayo.

Ensayo de aceptación en fábrica de un cable para bomba de 6/10 kV: los criterios acordados para este pedido

El ensayo de aceptación en fábrica acordado para este cable para bomba sumergible de 6/10 kV abarca las descargas parciales (10 pC o menos a 1.73 U₀), un ensayo de tensión en CA de 17 kV durante 5 minutos en los núcleos de potencia, un ensayo de inmersión en agua seguido del ensayo de tensión y un ensayo en CA de 2 kV durante 5 minutos en el elemento de control. También abarca la continuidad y la resistencia de la trenza general y de la pantalla del elemento de control, la resistencia del conductor, el diámetro exterior, el marcado de la cubierta y el marcado métrico, y la longitud en la bobina. TEBAOFLEX indicó los criterios a petición del comprador, y el comprador enumeró los resultados que quería ver.

La bobina ya se envió y se elaboró un informe de ensayos de fábrica para ella. Este registro enumera los criterios acordados para el pedido en lugar de valores medidos, porque son lo que un comprador incluye en un pedido de cable para bomba de media tensión y aquello a lo que la fábrica queda obligada después.

Inmersión en agua: el criterio del pedido y el ensayo de rutina

El criterio de inmersión en agua que indicó TEBAOFLEX para este pedido es de 24 horas en agua limpia seguidas de 17 kV CA durante 5 minutos, sin perforación ni contorneo. En la producción de rutina de TEBAOFLEX, los núcleos aislados reposan en el taller durante al menos 16 horas después de la aplicación del aislamiento y luego se sumergen en agua durante al menos 1 hora antes de su ensayo de tensión en CA. Indique en la consulta el tiempo de inmersión que exige su especificación, para que se incluya en el plan de ensayos.

Cómo se comprueban la continuidad y la resistencia de la pantalla

Con el método habitual de TEBAOFLEX, se retiran las capas exteriores en ambos extremos del cable para dejar al descubierto la trenza general de cobre estañado y la trenza del elemento de control. Cada pantalla se conecta formando un lazo a lo largo de toda la longitud y se miden su continuidad y su resistencia; una resistencia medida muestra que la pantalla es continua de extremo a extremo. TEBAOFLEX comunicó al comprador que las resistencias de las pantallas se informarían como valores medidos y no calculados, porque una resistencia calculada teóricamente para una trenza no es precisa.

Descargas parciales a 1.73 U₀

Una descarga parcial es una descarga eléctrica localizada que solo cortocircuita parcialmente el aislamiento, normalmente en un vacío lleno de gas, en un contaminante o una protuberancia, o en una separación entre el aislamiento y una pantalla semiconductora. Medida como carga aparente en picoculombios (pC), revela defectos que pueden superar un ensayo de tensión soportada pero que erosionan el aislamiento con los años. IEC 60502-2, la norma IEC para cables de media tensión en instalaciones fijas, contempla un ensayo de rutina de descargas parciales comparable en núcleos apantallados a 1.73 U₀ con una sensibilidad de medición de 10 pC o mejor. Para este cable flexible para bomba, el nivel de 10 pC a 1.73 U₀ es un criterio indicado para el pedido, no una declaración de conformidad con IEC 60502-2. TEBAOFLEX mide las descargas parciales en una sala de ensayo apantallada, como se documenta con fotografías en el caso del cable de 12/20 kV para excavadora de rueda de cangilones.

Qué pidió ver el comprador antes de aceptar la bobina

Antes de la aceptación final de la bobina de 180 m de cable para bomba de 6/10 kV, el comprador de este pedido de Kazajistán pidió el informe de ensayos de fábrica de la propia bobina, fotografías y video del cable terminado y de la bobina, y fotografías del marcado de la cubierta y del marcado métrico. También pidió la confirmación de la longitud continua sin empalmes, el diámetro exterior medido y los resultados de los ensayos de tensión, descargas parciales, resistencia del conductor, continuidad de la pantalla e inmersión en agua. TEBAOFLEX también ofreció una muestra de sección transversal cortada del cable terminado.

1. Informe de ensayo de la propia bobina, con los valores medidos junto a cada criterio, no un ensayo de tipo de otro cable.
2. Fotografías y video del cable terminado y de la bobina, incluidos la impresión de la cubierta y el marcado métrico.
3. Confirmación de la longitud sin empalmes; TEBAOFLEX ofreció una carta que la confirma, ya que un video no puede seguir los 180 m completos.
4. Diámetro exterior medido, frente al límite de 54 mm de la entrada de cable.
5. Muestra de sección transversal del cable terminado, ofrecida por TEBAOFLEX para que la construcción pueda comprobarse frente al dibujo.
6. Un dibujo final sencillo de la sección transversal; el comprador no pidió detalles confidenciales de fabricación.

TEBAOFLEX también invitó al comprador a visitar la fábrica y revisar el cable. Un comprador que desee presenciar los ensayos debe indicarlo en la consulta, junto con los documentos requeridos con la entrega.

Cable original de la bomba o cable de reemplazo: qué debe decir la cotización

A petición del comprador, TEBAOFLEX acordó describir este cable de 6/10 kV en la cotización como “cable de reemplazo fabricado por Jiangsu TEBAOFLEX para la bomba Xylem Flygt” e indicar la designación exacta, TEBAOFLEX (N)TSCGEWCUEUS 6/10 kV S3×50+2×25/2+S(4×0.5) mm². El comprador también pidió que la cotización se vinculara a la hoja de datos final aprobada y al dibujo de la sección transversal. TEBAOFLEX no es el fabricante del cable original de la bomba.

Esa redacción protege a ambas partes. Un registro de compra redactado así muestra un cable de reemplazo de un fabricante identificado, y vincular la cotización a la hoja de datos aprobada y al dibujo de la sección transversal, como pidió el comprador, sitúa la aprobación técnica en esos documentos y en los criterios de ensayo acordados, y no en un número de pieza. Cuando una bomba también utiliza un sistema de monitoreo, los núcleos de control también tienen que adecuarse a él; cómo se comparan las construcciones SUBCAB originales para esa comprobación se trata en nuestra página de revisión del cable Flygt SUBCAB MAS 800.

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