La planeación, conexión y protección de las
instalaciones subterráneas no son cosa sencilla, sin embargo, reportan muchos beneficios, como la
seguridad en caso de huracanes o terremotos, o que los aislantes no se contaminen con sal en la franja costera, además de las ventajas que reporta
estéticamente (de ahí su uso en zonas residenciales o centros históricos).
En México, el incremento en la construcción de redes subterráneas de distribución en los últimos años obedece principalmente a las necesidades impuestas por la densidad de carga, flexibilidad, confiabilidad, estética, así como al desarrollo de nuevas tecnologías, materiales y equipo para la construcción de estos sistemas.
A lo anterior se unen los costos de materiales, equipo, operación, mantenimiento, los cuales han disminuido, el precio de la energía eléctrica, y las estadísticas de fallas, que enfatizan la necesidad de revaluar permanentemente los parámetros de diseño.
La
Norma Oficial Mexicana (NOM) define una línea subterránea como aquella que está constituida por uno o varios cables aislados que forman parte de un circuito eléctrico o de comunicación colocados bajo el nivel del suelo, ya sea directamente enterrados, en ductos o bancos de ductos.
Las primeras instalaciones de cables subterráneos se utilizaron alrededor de 1890 para la explotación de minas, textiles y otros usos, pero fueron de escasa cuantía y, por sus características, no son de trascendencia. La evolución de las redes subterráneas en México inició con las que se llevaron a cabo a partir de los últimos 3 ó 4 años del siglo XIX y principios del siglo XX para abastecer de energía a usuarios industriales y domésticos en la Ciudad de México. Posteriormente ha habido instalaciones de cables subterráneos en lugares fuera del D.F., pero fue hasta la década de los sesenta cuando empezó verdaderamente, aunque con una diversidad de tipos, el desarrollo de estos sistemas en algunas ciudades del país como Monterrey, Guadalajara, Puebla, Veracruz, etcétera. En el D.F., la Compañía de Luz y Fuerza del Centro (CLyFC) utiliza el tipo malla automática, que consiste en un sistema eléctrico con varias fuentes de alimentación, todas ellas interconectadas entre sí para formar una malla, como la instalación es con cable directamente enterrado sin ducto, cuando falla un cable en un punto hay una aportación de corriente de cortocircuito a la falla de los diferentes fuentes, de tal manera que el cable se funde, y cuenta con un dispositivo llamado protector de red, que aísla el tramo dañado para no afectar el resto de la instalación.
Una
línea subterránea comprende:
- La obra civil, que es la combinación de ducto, bancos de ductos, registros, pozos, bóvedas y cimentación de subestaciones.
- El equipo subterráneo, diseñado y construido para quedar instalado dentro de pozos o bóvedas y capaz de soportar las condiciones de operación.
- Equipo sumergible, el que por sus características puede estar inmerso en cualquier tipo de agua en forma intermitente.
- El equipo tipo pedestal, el cual está instalado sobre el nivel del terreno, en una base con cimentación adecuada.
- La terminal de cable, que distribuye los esfuerzos dieléctricos del aislamiento en el extremo de un cable.
Tanto la selección de los materiales, como el diseño y la construcción de la línea subterránea, deben estar de acuerdo con la tensión eléctrica, intensidad de corriente, corriente de cortocircuito, elevación de temperatura y condiciones mecánicas y ambientales a que se sometan durante su instalación y operación, por ejemplo, en ambientes húmedos y corrosivos es conveniente que se use un determinado tipo de cubiertas protectoras.
Lo primero que se debe considerar para el diseño son los
tipos de configuraciones que existen, tanto en media como en baja tensión. Dependiendo de la importancia y tamaño del servicio que proporcionará, las configuraciones básicas se pueden clasificar en tres radial, anillo y selectiva. En baja tensión la configuración siempre será radial.
- Radial es aquella cuya configuración en media tensión cuenta con una sola trayectoria para proporcionar el servicio de energía eléctrica, por ejemplo, cuando tenemos un pequeño grupo de usuarios (como 50 casas de interés social), que con un solo transformador basta para darles el servicio, pueden quedar configurados en radial.
- Configuración en anillo con operación radial es aquella cuya configuración en media tensión cuenta con más de una trayectoria para proporcionar el servicio de energía. De nuevo, considerando el tamaño y la importancia, hay muchas variantes de la configuración en anillo: una sola fuente (un circuito de la subestación alimentadora del suministrador); con una o dos fuentes que llegan a un seccionador y de ahí se forma el anillo; con dos fuentes alimentado el anillo, pero sin seccionador (un fraccionamiento con 10 ó más transformadores, pero que no rebasan los 500 kVA; cuando rebase esta magnitud, ya se requiere un seccionador); otro modelo sería llegando a un seccionador con tres fuentes, pero puede haber más arreglos.
Por último, para servicios más importantes, se puede hacer un diseño de un
sistema selectivo donde se tienen dos fuentes que alimentan a un seccionador automático, una de las fuentes es el preferente, que lo alimenta normalmente, y la emergente lo hace en caso de falla, la selección la hace automáticamente el seccionador.
A continuación se muestran las configuraciones básicas en radial y anillo:
