Cómo los conductores de núcleo compuesto reducen los costos de los proyectos de transmisión

Aug 24, 2023

El tipo de conductor más frecuente en la red aérea de transmisión de electricidad en la actualidad existe desde 1909. Después de más de 100 años, el conductor de aluminio reforzado con acero (ACSR) es una entidad conocida, por decir lo menos. El conductor de aluminio con soporte de acero (ACSS) apareció en la década de 1970 y es igualmente conocido.

En comparación, los conductores de núcleo compuesto son jóvenes en la línea de tiempo de los activos de servicios públicos. Sin embargo, después de 20 años en servicio, sus beneficios de rendimiento son claros, al igual que las consideraciones para utilizarlos en el diseño de proyectos de transmisión rentables.

Los principales beneficios de los conductores de núcleo compuesto son una reducción del pandeo y una mayor capacidad. Los núcleos de fibra de carbono trenzados tienen significativamente menos hundimiento térmico que ACSR y ACSS y pueden transmitir hasta el doble de energía en un conductor del mismo diámetro. Inherentemente, este beneficio y otros que se exploran a continuación cambian los parámetros de diseño de los proyectos de transmisión.

Las nuevas líneas de transmisión que utilizan conductores de núcleo compuesto requieren menos estructuras de soporte porque su comportamiento de baja flexión les permite abarcar mayores distancias. Los tramos más largos permiten a los diseñadores acortar o utilizar menos estructuras. El resultado es costos totales del proyecto significativamente más bajos en términos de materiales y derecho de vía.

"Los conductores aéreos con núcleo compuesto permiten a los diseñadores optimizar los diseños de líneas mientras minimizan las líneas de visión y reducen el costo general del proyecto", dijo Charles Holcombe, gerente de sistemas y soluciones aéreas de Southwire Co.

La reducción del número de estructuras redujo el coste total de un proyecto en el oeste de Estados Unidos, afirma. Era necesario reconstruir una línea de transmisión antigua desde cero con nuevas estructuras de soporte. Los requisitos de capacidad para la nueva línea siguieron siendo los mismos, por lo que los ingenieros de diseño pudieron utilizar un conductor de núcleos compuestos de menor diámetro y duplicar la distancia entre las estructuras de soporte a 1200 pies. Esto significó que se necesitaron la mitad de estructuras para la nueva línea y el costo total del proyecto fue un 15% menor.

Los conductores de núcleo compuesto permiten que las líneas se reconduzcan para aumentar la capacidad térmica de la línea, mientras que otras soluciones de conductores pueden requerir una reconstrucción completa que incluye nuevas estructuras costosas. Simplemente reemplazar los conductores ACSR con conductores de núcleo compuesto puede permitir hasta el doble de capacidad con menos hundimiento.

"La ventaja de costos de reconducir con conductores de núcleo compuesto es significativa cuando es necesario actualizar una línea para obtener más capacidad", dijo Holcombe. "En lugar de los enormes costes de construir cimientos y estructuras nuevas y más grandes para ACSR o ACSS, se invierte un poco más instalando conductores de alto rendimiento en las estructuras existentes".

Ventajas de costos similares entran en juego cuando surgen desafíos de diseño únicos. Holcombe detalla un proyecto en el que la erosión del suelo ribereño requirió que se moviera una estructura de soporte más lejos del río, lo que aumentó la longitud del tramo de cruce del río de 1,290 pies a 1,840 pies. Aumentar la longitud del tramo habría aumentado el hundimiento del ACSR, lo que requeriría estructuras y cimientos nuevos y más grandes en ambos lados del río. En su lugar, los ingenieros de diseño optaron por utilizar un conductor de núcleo compuesto, que abarcaba la distancia sin aumentar la flexión, lo que impedía una reconstrucción completa de la línea y al mismo tiempo reducía el costo total del proyecto.

Los requisitos de instalación son un factor importante a la hora de seleccionar conductores para proyectos de transmisión. En este sentido, la ventaja de los conductores de núcleo compuesto trenzados es una mayor flexibilidad y una mejor tolerancia a la flexión. Además, los núcleos compuestos pueden requerir el mismo equipo, hardware y prácticas de trabajo familiares para los equipos que instalan ACSR o ACSS.

Los núcleos compuestos trenzados no son susceptibles a un único punto de falla. "Los núcleos compuestos de múltiples hilos de nuestros conductores aéreos C7® contienen miles de hilos continuos de fibra de carbono encerrados en una matriz de polímero", explica Holcombe. "El resultado es un conductor más duradero y fiable que cualquier otro disponible en el mercado".

Las pérdidas en las líneas son otro factor de preocupación considerando el creciente mercado actual de energía renovable. Los conductores con núcleo compuesto no sufren pérdidas por la magnetización del núcleo, lo que afecta a los conductores con núcleo de acero. Las pérdidas de energía significan pérdida de ingresos para los propietarios de parques eólicos y plantas de energía solar que venden generación al sistema de transmisión.

En última instancia, los núcleos compuestos se han ganado un lugar junto a los conductores probados y verdaderos de la industria. Además, cuando se considera el costo total del proyecto, la solución de núcleo compuesto generalmente superará a los viejos caballos de batalla en todos los ámbitos.