Cables eléctricos navales: seguridad, normativa y resistencia en alta mar

En un entorno tan hostil como el marino, el cableado no es un simple conductor: es el sistema nervioso que garantiza la operatividad y la seguridad del buque. Desde la transmisión de potencia hasta las señales de control más críticas, los cables a bordo deben cumplir con exigentes normativas internacionales y soportar condiciones extremas de corrosión, vibración y fuego. En esta nueva entrega de nuestra serie técnica naval, analizamos la anatomía, clasificación y requisitos de los cables marinos de la mano de Top Cable.

Cable eléctrico para buques

1. Características principales

El cable a bordo sirve como elemento de transmisión de potencia entre todos los elementos de generación, transformación y equipos auxiliares.

También se utiliza para la conexión entre los diferentes cuadros eléctricos y la conexión entre embarrados “bus-tie”.

Es necesario para sistemas de control y automatismos del buque y para la transmisión de señales de monitorización y alarmas de equipos.

2. Clasificación

2.1. Según su función

Cables de alimentación

• Media tensión (MT): para buques con alta demanda eléctrica como cruceros, buques de propulsión eléctrica, etc.
• Baja tensión (BT): Para generadores de BT y sistemas auxiliares del buque: motores, alumbrado, fuerza, bombas, etc.

Cables de control

Cables multiconductores para el control de los equipos (maniobras de mando, pulsatería, señalizaciones, interfaz de señales digitales, etc).

Instrumentación

Cables para automatismos, señales de monitorización y alarmas procedentes de sensores y transductores, equipos de comunicaciones, megafonía, etc.

2.2. Según su constitución

• Con o sin armadura.
• Con o sin pantalla/s.
• Pantallas individuales o colectivas.

2.3. Según su comportamiento frente al fuego

• Retardante a la llama.
• Resistente al fuego.
• Libres de halógenos, emisión de gases y opacidad.

2.4. Según su comportamiento a los hidrocarburos

• SHF1.
• SHF2.

3. Normativa

La tensión nominal del cable debe ser mayor a la tensión de servicio.

Los estándares IEC 60092 (Instalaciones eléctricas en buques) aplicable al sector naval determinan los siguientes valores:

• IEC 60092-350: Aplicación general.
• IEC60092-353: Potencia de baja tensión (BT): 0,6/1 kV.
• IEC60092-354: Potencia de media tensión (MT): 3,6/6 kV y 6/10 kV.
• IEC60092-356: Control e instrumentación 150/250V.

Según la normativa naval “Rules for classification: Ships — DNVGL-RU-SHIP Pt.4 Ch.8. Edition July 2019, amended October 2019” todo cable naval debe de ir acompañado de un documento de certificación (type approval certificate-TAC) con excepción a:

• Cables para uso interno en conjuntos eléctricos.
• Longitudes de cable cortas en paquetes mecánicos.
• Cables de comunicación para equipos no importantes.
• Cables coaxiales de radiofrecuencia.

4. Partes constructivas

4.1. Conductores

El tipo de conductor normalmente utilizado es el cobre, aunque pueden ser de cobre o de aluminio, y dentro de los dos tipos podemos encontrar otras dos opciones: estañado o desnudo.

4.2. Aislamiento

Los materiales más utilizados son el polietileno reticulado (XLPE) y el etileno-propileno (EPR).

• Ambos cumplen con IEC 60092-351.
• Ambos soportan temperaturas de 85ºC en régimen permanente y 250ºC en CC.
• La ventaja del EPR frente XLPE es la flexibilidad.

4.3. Asiento

Existen dos tipos de recubrimiento internos: extruidos y encintados.

Su misión principal es reunir el conjunto de conductores aislados y elementos internos de relleno y hacer la función de asiento para que el cable quede bien compacto.

• El revestimiento extruido mejora la circularidad del cable y homogeneiza el diámetro exterior.
• Se mejora la estanqueidad en los pasos de sección donde se requieren accesorios de conexión como prensaestopas y conectores.
• También mejora la flexibilidad, pero en cambio los cables son más pesados y de mayor diámetro.

De acuerdo con la normativa IEC 60092-350 el asiento será de material no higroscópico, libre de halógenos.

4.4. Armadura y apantallamiento

• Armadura: Resistencia a daños mecánicos. Consiste en una trenza de cobre bajo la cubierta exterior.
• Apantallamiento: Deben apantallarse para evitar interferencias electromagnéticas para aislamiento interior y exterior.

Los cables que deben llevar armadura y apantallamiento son:

• Alimentación y salida a motor de convertidores de frecuencia.
• Cables que discurran por zonas clasificadas EX.
• Cables que discurran por cubiertas exteriores y garajes.
• Cables que discurran por zonas de equipos sensibles a efectos magnéticos: puente de gobierno.

4.5. Cubierta exterior

La cubierta exterior cierra el conjunto de conductores del cable, deben poder soportar condiciones extremas de temperatura, radiación solar, salpicaduras de aceite, grasas así como otras sustancias agresivas.

La normativa IEC 60092-359 especifica 2 tipos de cubiertas exteriores:

• SHF1: Componente termoplástico, generalmente poliolefina, que aguanta salpicaduras de hidrocarburos.
• SHF2: componente termoestable, como el etilvinilacetato. Resistente al contacto permanente de hidrocarburos.

5. Propiedades del cable

5.1. Comportamiento frente al fuego. No propagación de la llama

Todos los cables marinos deben ser retardantes a la propagación de la llama conforme a la norma IEC 60092-532 y cumplirán con el ensayo de la normativa IEC 60332-1.

IEC 60332-1: consiste en comprobar la ignifugación de una muestra única de cable en posición vertical. En función del diámetro exterior del cable se aplica la llama entre 1 y 8 minutos. El ensayo se considera superado si el cable no es afectado por el fuego más allá de los 5 últimos cm.

5.2. Comportamiento frente al fuego. No propagación del incendio

Los cables suelen agruparse en las canalizaciones, por lo cual, según la normativa IEC 60092-350, hay que comprobar el comportamiento frente al fuego en grupo con el ensayo de la norma IEC 60332-3, categoría A.

IEC 60332-3, categoría A: se agrupan muestras de 3,5 m de una determinada sección hasta completar 7 litros de material no metálico por metro de muestra. Se someten a la acción de las llamas durante 40 minutos y si la longitud final afectada por el fuego es menor de 2,5 m se considera el ensayo superado.

5.3. Comportamiento frente al fuego: Resistencia al fuego

Los cables resistentes al fuego están destinados a aquellos servicios que se pretende no dejen de funcionar en un eventual siniestro con fuego. De acuerdo con las reglas de las sociedades de clasificación, estos sistemas son:

• Sistema de alarma general y de incendio.
• Sistema de comunicaciones internas necesarios para los avisos en caso de incendios.
• Sistemas de extinción de incendios y sus sistemas de alarmas.
• Sistemas de detección de incendios.
• Sistemas de control e indicación de las puertas contraincendios.
• Sistemas de control e indicación de las puertas estancas.
• Alumbrado de emergencia.
• Alumbrado de bajo nivel.
• Bomba contraincendios de emergencia.
• Sistema de paradas remotas de emergencia.

Conforme a la norma IEC 60092-201 los cables resistentes al fuego deben estar ensayados de acuerdo con la norma IEC 60331-21.

El ensayo IEC 60331-21 consiste en someter una muestra de cable a 750ºC durante 90 minutos. El test se considera superado si no tiene lugar ni rotura de conductores ni contacto entre los mismos ni con los anillos del equipo que sostienen el cable que están conectados a tierra.

5.4. Comportamiento frente al fuego: Libre de halógenos y baja emisión de gases corrosivos

Conforme a la norma IEC 60092-350 todos los cables cumplirán las normas:

• IEC 60754-1 (material de la cubierta).
• IEC 60754-2 (material del aislamiento).

Se demuestra que el cable ensayado es libre de halógenos (no emite HCl ni otros compuestos halogenados en su combustión) y los gases emitidos son de muy baja corrosividad con objeto de proteger a las personas y los bienes en caso de incendio.

Los ensayos se realizan quemando muestras muy troceadas de material combustible del cable en un horno con temperaturas entre 800 y 900 ºC y analizando los gases emitidos con unos frascos lavadores.

Muy baja corrosividad se considera cuando el pH de los gases emanados es mayor o igual que 4,3 y la conductividad de estos es menor o igual a 10 microsiemens por milímetro.

5.5. Comportamiento frente al fuego: Baja emisión de humos. Opacidad

Conforme a la norma IEC 60092-352 se realizarán ensayos complementarios de acuerdo con las normas IEC 61034-1 (equipos de ensayo) e IEC 61034-2 (procedimiento de ensayo).

Para el ensayo de baja opacidad de humos (IEC 61034) se utiliza una cabina de 3m x 3m x 3m en la que se queman muestras de 1 m de cable. El número de muestras depende del diámetro exterior.

Se considera el ensayo finalizado cuando no haya decremento en la transmitancia de luz durante 5 minutos después de que la fuente de fuego se haya extinguido o cuando la duración del ensayo alcance los 40 minutos.

Se considera que hay baja emisión de humos opacos si al final del ensayo la transparencia del haz de luz en el interior de la cabina es ≥ al 60%.

6. Datos técnicos para instalación

• Composición: Número de conductores y sección nominal de cada conductor.
• Diámetro exterior: Para poder dimensionar los pasos de cables, prensas y conectores.
• Radio mínimo de curvatura: Para la canalización eléctrica.
• Peso: El cableado del buque representa una componente importante.
• Inductancia: Dada normalmente en mH/Km.
• Resistencia: Dada normalmente en Ω/km.

7. Soluciones TOP CABLE

Top cable es especialista en la fabricación de cable naval especialmente diseñado para los entornos más exigentes propios del medio marino.

Disponen de una gama variedad de productos clasificados en: cables de potencia, cables de control y cables de instrumentación. Todos los cables marinos Toxfree están diseñados y producidos de acuerdo con las normas internacionales.

7.1. Cable de BT (0,6/1 kV)

• X: Aislamiento de polietileno reticulado, tipo HF XLPE-90 ° C.
• TCu: cable con armadura de protección de trenza de cobre.
• Z1: Compuesto de Poliolefina ignífugo, libre de halógenos y bajo en humo.
• K: Cable flexible clase 5.
• (As): Retardante de la flama IEC 60332-3-22 (Categoría A).
• (AS+): Retardante de la flama IEC 60332-3-22 (Categoría A) y resistente al fuego IEC 60331-21. Se distinguen por su cubierta de color naranja.

7.2. Cable de instrumentación (250 V)

7.3. Cable de control (300/500 V)

ES05Z1-K & H07Z1-K (AS): cable libre de halógenos y retardante de llama (unipolar).

7.4. Cable de MT (3,6/6kV-18/30kV)

DHZ1TCuZ1: cable libre de halógenos y retardante de llama con armadura, pantalla y asiento.

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En Grupo Elektra sabemos que la fiabilidad de un buque depende de la calidad de sus conexiones.

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