Cabos Submarinos: Construção, Características, Lançamento e Emendas

Introdução aos Cabos Submarinos e Cabos de Potência Submarinos

Introdução aos Cabos Submarinos

O desenvolvimento de parques eólicos offshore e plataformas offshore de petróleo e gás requer a instalação de cabos de potência, controlo, monitoramento e comunicações entre as plataformas e o continente.

Para este fim, são instalados cabos submarinos, que também são utilizados para potência e/ou comunicações entre ilhas e o continente, entre países e até mesmo entre continentes.

Características dos Cabos Submarinos

Cabos submarinos, que devem cumprir a Norma IEC 60288^[1], são especificamente projetados e fabricados para serem instalados submersos, assentados no leito marinho, tendo em conta que o leito marinho é acidentado e rochoso, que existem animais marinhos, que podem danificar os cabos, e que é obrigatório que os cabos resistam a tsunamis e atividade vulcânica, bem como a redes de arrasto usadas por pescadores, que são mais perigosos que os próprios peixes.

Para estabelecer as características de um cabo submarino, é necessário considerar os seguintes parâmetros:

• Temperatura ambiente (leito marinho e terra).
• Profundidade de enterro.
• Requisitos particulares de enterro/proteção na aproximação à costa (enterro mais profundo, perfuração direcional…).
• Espaçamento axial dos cabos.
• Resistividade térmica do leito marinho e terra.
• Comprimento do cabo submarino.
• Profundidades de água.

Típicas tensões nominais de cabos submarinos de potência são 3,6/6(7,2) kV a 290/500(525) kV, em sistemas CA, e superiores em sistemas CC.

Dependendo da tensão nominal e da secção transversal (para sistemas CC os fabricantes constroem estes cabos com secções transversais até 2500 mm² e para tensão nominal de rede até 725 kV), podem ser multipolares ou unipolares.

• Leitura Obrigatória: Por que Cabos Coaxiais são Altamente Isolados?

Características dos Cabos Submarinos de Potência

Principais características dos cabos submarinos de potência são:

• Condutor: Cobre ou alumínio. Caso os condutores sejam utilizados em grandes profundidades e se solicitado, o condutor é selado com material especial que impede a penetração de água em caso de dano no cabo.
• Isolamento: XLPE, EPR ou MIND (papel impregnado em massa).
• Blindagem: Fios de cobre ou fitas e vaina de chumbo quando requerido.
• Armadura: A proteção do cabo contra solicitações mecânicas é alcançada pela armadura constituída por fios de aço (para cabos unipolares a armadura deve ser de material não magnético – geralmente alumínio – para evitar sobreaquecimento da armadura devido a correntes de Foucault^[2] – efeito Joule), que conferem também aos cabos a resistência mecânica necessária durante o lançamento ou tração. Os fios de aço são de diferentes categorias de carga de ruptura e são fortemente galvanizados.
• Proteção externa: A proteção externa do cabo, conforme as condições e requisitos da instalação, é realizada por vaina de PVC ou PE e camadas de fios de polipropileno ou juta.

Leia também: Tipos de Cabos Utilizados em Instalações Internas

Cabos de potência de três polos podem também ter cabos de fibra ótica para comunicações, como mostrado na Figura 1

Figura 1 – Construção de cabo submarino trifásico

• Leia também: Por que Cabos e Linhas de Transmissão de Potência são Frouxos em Postes e Torres?

Quando se utilizam cabos de potência unipolares, geralmente eles não incluem fibras óticas e nesta situação é necessário instalar também cabos submarinos de fibra ótica como o mostrado na Figura 3.

Figura 2 – Cabo submarino de fibra ótica

Alguns fabricantes incluem no mesmo cabo submarino comunicações (fibra ótica) e controlos para sistemas de processamento e reforço subsea, quer os requisitos sejam para alimentação de baixa tensão, média tensão ou alta tensão – cabos umbilicais (ver Figura 3).

Cabos umbilicais podem também incluir linhas de baixa e alta pressão (tubo de aço) usadas para fluidos.

Figura 3 – Cabo umbilical

• Leia também: Como Localizar Falhas em Cabos? Falhas em Cabos, Tipos e Causas

Procedimento Básico para Lançamento de Cabos Submarinos

O lançamento de um cabo submarino é um negócio notavelmente complexo, perigoso e dispendioso.

As rotas precisam ser levantadas, tecnologia desenvolvida, o cabo precisa ser lançado sem ser perdido, partido ou danificado.

Antes de instalar um cabo submarino é necessário realizar uma série de ações:

• Escolher o traçado, usando cartas náuticas atualizadas.
• Avaliar as condições geológicas do traçado escolhido.
• Proceder à identificação do leito marinho, nomeadamente no que concerne a batimetria (profundidade), declividade, existência de acidentes topográficos, litologia (natureza do leito marinho), condições ambientais, tais como salinidade, temperatura e pH, e os movimentos dinâmicos que possam existir no leito marinho (ondas, correntes marítimas, etc.) ou que possam afetá-lo (tsunamis, atividade vulcânica, correntes de lama, etc.).

Uma vez escolhido o traçado e concluídos todos os estudos do leito marinho, é necessário identificar se existem trechos onde o cabo precisa ser enterrado (usando uma máquina de enterro por jato hidráulico) e desenvolver tecnologias específicas para monitorar constantemente o local onde o cabo está instalado para evitar danos ou perda do cabo.

Cabos submarinos são geralmente lançados por um navio lança-cabos, como visto nas Figuras 4 e 5, e robôs podem ser usados para controlar o lançamento do cabo (ver Figura 6).

Figura 4 – Navio lança-cabos

Figura 5 – Lançamento de cabo submarino

Figura 6 – Robô de lançamento de cabos

• O que são os Pequenos Cilindros em Cabos de Alimentação?

Emendas de Cabos Submarinos

Quando o percurso do cabo submarino é muito longo ou se ocorre dano no cabo, é necessário instalar emendas de cabo.

Estas emendas de cabo, que são submetidas a altas pressões, são executadas antes da instalação do cabo no leito marinho (sempre que possível nas instalações do fabricante), devem ser submetidas a ensaios de isolamento e dielétricos e também a ensaios ultrassónicos e radiográficos, de modo a assegurar a fiabilidade da instalação.

A Figura 7 mostra uma fase de emenda de cabo submarino.

Figura 7 – Execução de emenda de cabo submarino

Bom saber:

^[1] IEC: Comissão Eletrotécnica Internacional.

^[2] Correntes de Foucault são correntes induzidas (fenómeno de indução magnética).

Galeria de Cabos Submarinos / Subsea e Cabos de Potência Submarinos

Sobre o Autor: Manuel Bolotinha

-Licenciatura em Engenharia Eletrotécnica – Energia e Sistemas de Potência (1974 – Instituto Superior Técnico/Universidade de Lisboa)
– Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores (2017 – Faculdade de Ciências e Tecnologia/Universidade Nova de Lisboa)
– Consultor Sénior em Subestações e Sistemas de Potência; Instrutor Profissional

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