Revelando el comportamiento térmico del suelo bajo operaciones con cables eléctricos de ultra alta tensión

La electricidad es una parte esencial de nuestra vida diaria. También alimenta hogares, industrias y ciudades. Para transportar esta electricidad a largas distancias se utilizan cables eléctricos. Algunos de estos cables transportan voltajes extremadamente altos, conocidos como cables de alimentación de voltaje ultra alto (UHV). Estos cables a menudo se entierran bajo tierra para protegerlos y ahorrar espacio. ¿Pero sabías que estos cables también afectan al suelo que los rodea?

Cuando la electricidad viaja a través de estos cables se produce calor. Este calor se traslada al suelo circundante. El comportamiento térmico del suelo describe cómo el suelo responde a este calor. Es importante tenerlo en cuenta porque la mala tolerancia al calor del suelo puede ocasionar muchos problemas como sobrecalentamiento de los cables, provocar daños en los mismos o acortar su vida útil. En este artículo, analizaremos cómo responde el suelo al calor de los cables de alimentación UHV.

¿Por qué es importante el calentamiento del suelo?

Los cables UHV transportan mucha corriente eléctrica. A medida que la electricidad circula a través de ellos, se calientan. Este es un proceso normal. Sin embargo, si los cables se calientan demasiado, su rendimiento disminuye y el calor extremo también puede dañar el aislamiento del cable, lo que provoca cortes de energía o incluso fallas eléctricas graves.

Como estos cables suelen estar enterrados, el suelo actúa como un sistema de refrigeración. El calor de los cables se propaga al suelo. Si el suelo puede disipar el calor rápidamente, los cables se mantienen fríos. Pero si el suelo atrapa el calor, la temperatura alrededor del cable sigue aumentando. Esto puede dar lugar a situaciones peligrosas. Es por esto que los ingenieros necesitan estudiar cómo reaccionan los diferentes tipos de suelo cuando se exponen al calor de los cables de energía UHV.

Factores que afectan el comportamiento térmico del suelo

El suelo no es el mismo en todas partes. Los distintos tipos de suelo reaccionan al calor de diferentes maneras. Varios factores muestran cómo el suelo maneja el calor de Cables UHV :

1. Tipo de suelo

La arcilla, la arena, la grava y la marga tienen diferentes propiedades térmicas. Por ejemplo, los suelos arenosos permiten que el calor pase rápidamente, mientras que los suelos arcillosos lo retienen por más tiempo.

2. Contenido de humedad

El agua en el suelo ayuda a disipar el calor. Los suelos húmedos pueden absorber y distribuir el calor mejor que los suelos secos. Sin embargo, si el suelo se seca con el tiempo, su capacidad para enfriar los cables disminuye.

3. Densidad del suelo

El suelo compacto puede conducir el calor mejor que el suelo suelto. La disposición de las partículas del suelo juega un papel importante en cómo se mueve el calor.

4. Temperatura ambiente

La temperatura del ambiente circundante también afecta la capacidad de enfriamiento del suelo. En climas cálidos, el suelo ya está caliente, lo que hace más difícil absorber el calor adicional de los cables.

5. Resistividad térmica

Esta es una medida de qué tan bien el suelo resiste el flujo de calor. Una resistividad térmica más baja significa que el suelo conduce mejor el calor, lo que es bueno para el enfriamiento del cable.

¿Cómo estudian los ingenieros el comportamiento térmico del suelo?

Para mantener seguros los cables UHV, los ingenieros necesitan comprender cómo se mueve el calor a través del suelo. Utilizan tanto pruebas de laboratorio como simulaciones por ordenador.

Pruebas de laboratorio

En los laboratorios se analizan pequeñas muestras de suelo en condiciones controladas. Los científicos miden cuánto calor puede absorber el suelo y qué tan rápido puede propagarlo. También prueban suelos con diferentes niveles de humedad y densidades para ver cómo estos factores cambian su comportamiento térmico.

Pruebas de campo

Los ingenieros también realizan pruebas en sitios reales donde se instalarán los cables. Entierran cables de prueba y monitorean cómo cambia la temperatura del suelo con el tiempo. Estas pruebas del mundo real son importantes porque las pruebas de laboratorio no siempre pueden imitar las condiciones reales, como el clima y los niveles de agua subterránea.

Simulaciones por computadora

La ingeniería moderna utiliza software para simular el comportamiento del suelo. Estas simulaciones pueden predecir cómo reaccionará el suelo bajo diferentes cargas, temperaturas y condiciones ambientales. Esto ayuda a los ingenieros a planificar mejores instalaciones de cables sin necesidad de realizar siempre costosas pruebas de campo.

Manejo de los problemas de calentamiento del suelo:

Una vez que los ingenieros saben cómo se comporta el suelo, pueden tomar medidas para evitar el sobrecalentamiento.:

• Elija un mejor suelo: En algunos proyectos, el suelo alrededor de los cables se reemplaza por un tipo que tiene mejor conductividad térmica. 
• Utilice materiales de relleno térmico: Se pueden agregar materiales de relleno especiales alrededor del cable para mejorar la disipación del calor. 
• Controlar la humedad: Mantener la tierra húmeda alrededor de los cables ayuda a una mejor absorción del calor. 
• Profundidad adecuada del cable: Los cables enterrados a la profundidad adecuada pueden beneficiarse de las capas más frías del suelo debajo de la superficie. 

Conclusión

Comprender el comportamiento térmico del suelo bajo operaciones de cables eléctricos de voltaje ultra alto es fundamental para una transmisión de electricidad segura y eficiente. El suelo actúa como un sumidero de calor natural para los cables subterráneos, y su capacidad para conducir el calor determina el rendimiento de estos cables a lo largo del tiempo. Con pruebas, planificación y mantenimiento adecuados, los ingenieros pueden garantizar que los cables UHV sigan siendo seguros, eficientes y duraderos. A medida que nuestra demanda de electricidad crece, estos estudios se vuelven aún más importantes para construir una infraestructura energética confiable.