Los conductores de cobre microaleado ofrecen una interesante alternativa a los conductores de aluminio reforzado con acero para las líneas aéreas de alta tensión.
Los cambios en las estructuras del mercado, combinados con una generación de energía cada vez más distribuida y variable, están planteando a los operadores de las redes de transporte importantes retos. Las centrales de energía renovable suelen construirse en zonas remotas, por lo que hay que construir nuevas líneas para conectarlas a la red principal y transportar su producción a los centros de demanda. La creciente proporción de energías renovables en la generación de electricidad está creando un suministro muy variable; es necesario reforzar la red para hacer frente a esta variabilidad. Los operadores que quieren aumentar la capacidad de las líneas están limitados por la temperatura máxima de funcionamiento del conductor de la línea; por encima de ella, el material del conductor muestra una fluencia excesiva y ya no se puede garantizar la integridad mecánica del cable. Por último, los reguladores prestan cada vez más atención a la eficiencia energética de las líneas aéreas y trasladan su objetivo principal de minimizar el coste de la inversión a minimizar el coste del ciclo de vida de la línea.
Se necesita un nuevo conductor para superar estos retos y aumentar la eficiencia energética, la capacidad y la capacidad de sobrecarga de la línea.
¿Cobre en lugar de aluminio?
Los conductores de las líneas aéreas son tradicionalmente de aluminio, utilizando aluminio reforzado con acero (ACSR) o aleaciones de aluminio para conseguir la resistencia necesaria. Reconocer el cobre como material para las líneas aéreas puede resultar sorprendente, ya que es un material sustancialmente más pesado. Esta es la principal razón por la que su uso disminuyó hace varias décadas en favor de los conductores ACSR.
Sin embargo, el uso de una microaleación de cobre innovadora y avanzada, en lugar de la ETP de cobre predominante en el pasado, conserva todas las ventajas del cobre (alta conductividad, resistencia a la corrosión) y resuelve los inconvenientes de resistencia mecánica y térmica.
Cinco ventajas de los conductores de cobre microaleado
- La resistencia de las torres para soportar las líneas aéreas no está determinada principalmente por el peso del conductor, sino por la resistencia contra las fuerzas creadas por el viento y el hielo. Los conductores de cobre microaleado ofrecen una sección transversal más pequeña, lo que reduce el coeficiente de arrastre. Esto los hace especialmente adecuados para las líneas aéreas en climas fríos y ventosos.
- La alta temperatura de recocido del cobre (> 300°C) facilita la aplicación de un revestimiento superficial en el conductor de cobre sin preocuparse por un posible cambio en las propiedades mecánicas del material. Los revestimientos superficiales hidrofóbicos pueden evitar la carga de hielo. Esto, combinado con la menor sección transversal, reduce significativamente la carga de viento y hielo, que es un factor decisivo para determinar la resistencia requerida de las torres.
- La posibilidad de aplicar un revestimiento sobre el conductor de cobre también aporta otra ventaja: la reducción de las pérdidas de corona, así como de las pérdidas de energía y los niveles de ruido asociados. Las pérdidas de corona pueden convertirse en una fuente importante de irritación para los transeúntes, especialmente en climas húmedos, lo que se suma a la imagen negativa de las líneas aéreas de alta tensión. Además, los revestimientos de cada uno de los hilos del conductor permiten prevenir aún más la corrosión; los conductores de cobre funcionan bien en zonas salinas o contaminadas, donde los conductores de aluminio tienden a corroerse con facilidad.
- La menor resistencia eléctrica del cobre, combinada con un reducido efecto piel, da lugar a pérdidas de energía significativamente menores en comparación con los conductores ACSR. Estas pérdidas de energía constituyen la mayor parte del coste del ciclo de vida, especialmente en el caso de la renovación de una línea, pero también en el de las líneas nuevas. Por consiguiente, aunque el conductor de cobre requiere un mayor coste de inversión (aproximadamente el 70%), su coste de ciclo de vida será en muchos casos inferior al de los conductores ACSR.
- El cobre microaleado ofrece una temperatura máxima de funcionamiento superior a la de los conductores ACSR. Esto permite cargar el conductor con sobrecargas de al menos el 60% sin comprometer las propiedades mecánicas. Esta sobrecarga puede ayudar a los operadores de redes de transmisión a cumplir los criterios de seguridad N-1 y a hacer frente a los períodos de alta producción de energía renovable.
Demostrado por estudios de viabilidad
La consultora holandesa DNV GL (KEMA) realizó dos estudios de viabilidad. El primer estudio examinó la construcción de nuevas líneas; el segundo investigó el reacondicionamiento de las líneas existentes. Los estudios concluyeron que el uso de conductores de cobre microaleado sería competitivo (frente a opciones tradicionales como el ACSR) en los siguientes casos:
- Si se tienen en cuenta los costes del ciclo de vida de las líneas aéreas: la mayor conductividad del cobre ofrece un menor coste de las pérdidas, reduciendo los costes del ciclo de vida en más de un 10%, con periodos de amortización de unos seis años.
- En condiciones meteorológicas difíciles: con viento, con hielo o una combinación.
- En atmósferas corrosivas.
Para las líneas existentes, DNV GL llegó a la conclusión de que los conductores de cobre microaleado suponen menores pérdidas y una instalación más sencilla.
En resumen
Beneficios
- Aumento de la capacidad (ampacidad): entre un 50% y un 100% más que los conductores convencionales
- Mejor eficiencia energética que el ACSR y el HTLS
- Seguridad: transporta picos de energía gracias a sus propiedades de alta temperatura; capacidad para hacer frente a sobrecargas de capacidad (N-1 o N-2)
- Mejor comportamiento en condiciones de hielo y viento gracias a su menor diámetro y a la posibilidad de utilizar revestimientos hidrofóbicos avanzados
- Menos pérdidas gracias a la combinación de revestimiento dieléctrico y cobre
- No hay fluencia a altas temperaturas
- Fácil de instalar; accesorios estándar disponibles
Aplicaciones
- Nuevas líneas de revisión (menos torres)
- Mejora competitiva de las líneas existentes, aumentando su ampacidad sin invertir en pilones y derechos de paso, con menores pérdidas de energía
- Zonas con climatología adversa (nieve, hielo, viento)
- Líneas que conectan las plantas de energía renovable con las líneas principales
- Atmósferas corrosivas