UNIVERSIDAD JOS CARLOS MARITEGUIINGENIERIA MECNICA ELCTRICA

Trabajo N 1 :CONDUCTORES PARA LINEAS AEREASCURSO LINEAS DE TRANSMISION

Universidad Jos Carlos MariteguiFacultad de Ingeniera Escuela de Ingeniera Mecnica Elctrica

TEMACONDUCTORES ELECTRICOS PARA LINEAS DE TRANSMISION

OBJETIVOS ESPECFICOS

Conductores Elctricos para Lnea de Transmisin.

Gestin del Talento HumanoDRA.YRMA RODRIGUEZ HERNANDEZ

Elaborado por:

Yuler Antonio Eugenio Mamani

DEDICATORIA

Dedico este trabajo principalmente a Dios, por haberme dado la vida y permitirme el haber llegado hasta este momento tan importante de mi formacin profesional. A mi madre, por ser el pilar ms importante y por demostrarme siempre su cario y apoyo incondicional sin importar nuestras diferencias de opiniones. A mi padre, a pesar de nuestra distancia fsica, siento que ests conmigo siempre y aunque nos faltaron muchas cosas por vivir juntos, s que este momento hubiera sido tan especial para ti como lo es para m.

INDICEINDICE0I.OBJETIVOS.1II.ESPECIFICACIONES.1III.INTRODUCCIN.2IV.FUNDAMENTOS TEORICOS.24.1.Conductores para lneas transmisin.24.2.Metales conductores.24.3.El aluminio.34.4.Tipos de conductores.44.4.1.Conductores HOMOGENEOS de ALUMINIO.44.4.2.Conductores HOMOGENEOS de ALEACION de ALUMINIO.44.4.3.Conductores MIXTOS de ALUMINIO ACERO.54.5.Caractersticas Mecnicas.54.6.Seleccin del tipo de conductor.54.7.Seleccin con criterio elctrico.64.8.Perdidas por Efecto Corona.84.8.1.PERDIDAS CORONA CON BUEN TIEMPO94.8.2.PERDIDAS DE POTENCIA BAJO LLUVIA104.9.PERDIDAS POR EFECTO JOULE11V.ESPECIFICACIONES DE LOS CONDUCTORES PARA LIANAS DE TRANSMISIN.125.1.Las principales desventajas del aluminio son:135.2.Caractersticas Fsicas y Mecnicas de los Conductores18VI.ANAILISIS ECONOMICO.20VII.CONCLUCIONES.21VIII.CUESTIONARIO.22IX.BIBLIOGRAFIA.24

UNIVERSIDAD JOS CARLOS MARITEGUIINGENIERIA MECNICA ELCTRICA

TRABAJO :CONDUCTORES ELECTRICOS PARA LIENAS DE TRANSMISIONCURSO LINEAS DE TRANSMISION

I. OBJETIVOS.El objetivo del presente trabajo es el estudio, anlisis, criterios de seleccin, de conductores elctricos en la lnea de transmisin area, para su seleccin del tipo de conductor para las distintas lneas de transmisin.En el Per por tener distintas zonas geogrficas podemos hacer diferentes estudios, de acuerdo a las zonas en que la lnea de transmisin est en proceso de diseo. Como podemos tener zonas costa, sierra, selva, que tienen distintas condiciones ambientales.

II. ESPECIFICACIONES.Estas especificaciones hacen un estudio para la seleccin de conductores elctricos en lnea de transmisin, ya que en nuestro pas existen varias lneas de transmisin de 60kv, 138kv, 220kv, por ello se hace un estudio para la seleccin de los conductores para los distintos niveles de tensin, y tambin para las diferentes zonas, con condiciones climatolgicas diferentes que existen en el Per.

III. INTRODUCCIN.

La lnea de transmisin es el elemento del sistema de potencia que se encarga de transportar la energa elctrica desde el sitio en donde se genera hasta el sitio donde se consume o se distribuye.Las lneas de transmisin como su nombre lo indican son aquellas complejas estructuras que transportan grandes bloques de energa elctrica dentro de los diferentes puntos de la red que constituye el sistema elctrico de potencia, son fsicamente los elementos ms simples pero los ms extensos. La clasificacin de los sistemas de transmisin puede ser realizada desde muy variados puntos de vista, segn el medio: en areas.

El sistema de transmisin puede ser clasificado segn el nivel de tensin en el cual transmiten los grandes bloques de potencia, en Peru las lneas de transmisin areas esta discriminado en tres niveles de tensin a saber: 33 kV, 66kv, 138 kV, 220 kV, aunque existen autores que suelen incluir el nivel de 50 kV como transmisin, pero este autor no lo considera, debido a la gran longitud y poca potencia de transporte.

IV. FUNDAMENTOS TEORICOS.

4.1. Conductores para lneas transmisin.Se llama lnea area la instalacin cuya finalidad es la transmisin area de energa elctrica, esto se realiza con elementos de conduccin y elementos de soporte.Todos los elementos constructivos de una lnea area deben ser elegidos, conformados, y construidos de manera que tengan un comportamiento seguro en condiciones de servicio, bajo las condiciones climticas que normalmente es dado esperar, bajo tensiones de rgimen, bajo corriente de rgimen, y bajo las solicitaciones de cortocircuito esperables.Iniciamos el anlisis por los conductores, y continuaremos con otros elementos.4.2. Metales conductores.En la construccin de lneas areas de transmisin de energa elctrica, se utilizan casi exclusivamente conductores metlicos desnudos, que se obtienen mediante cableado de hilos metlicos (alambres) alrededor de un hilo central.Los metales utilizados en la construccin de lneas areas deben poseer tres caractersticas principales:1. Presentar una baja resistencia elctrica, y bajas prdidas Joule en consecuencia.2. presentar elevada resistencia mecnica, de manera de ofrecer una elevada resistencia a los esfuerzos permanentes o accidentales.3. costo limitado.Los metales que satisfacen estas condiciones son relativamente escasos, a saber: cobre aluminio aleacin de aluminio combinacin de metales (aluminio acero)Conviene para cada caso particular investigar el metal ms ventajoso, teniendo en cuenta las observaciones generales que siguen.* El conductor cableado puede realizarse con hilos del mismo metal, o de distintos metales, segn cuales sean las caractersticas mecnicas y elctricas deseadas.* Si los hilos son del mismo dimetro, la formacin obedece a la siguiente ley:nh = 3 c^2 + 3 c + 1Siendo: nh = nmero de hilos; c = nmero de capasPor lo tanto es comn encontrar formaciones de 7, 19, 37, 61, 91 hilos, respectivamente 1 a 5 capas.En transmisin de energa elctrica los materiales utilizados son cobre, aluminio y aleacin de aluminio, pudiendo afirmarse que prcticamente no se utilizan otros materiales.Pese a la menor resistencia elctrica y superiores aptitudes mecnicas el cobre ha dejado de ser utilizado en la construccin de lneas areas, esto es especialmente notado en alta y muy alta tensin.4.3. El aluminio.El aluminio es el material que se ha impuesto como conductor de lneas areas habiendo sido superadas por la tcnica las desventajas que se le notaban respecto del cobre, adems ayudado por un precio sensiblemente menor, y por las ventajas del menor peso para igual capacidad de transporte.Los conductores en base a aluminio utilizados en la construccin de lneas areas se presentan en las siguientes formas: cables homogneos de aluminio puro (AAC) cables homogneos de aleacin de aluminio (AAAC) cables mixtos aluminio acero (ACSR) cables mixtos aleacin de aluminio acero cables aislados con neutro portante (cables pre ensamblados)Independientemente de las caractersticas elctricas y mecnicas que conducen a la eleccin de un tipo de conductor u otro, cuyas ventajas o desventajas comentaremos ms adelante, no se deben perder nunca de vista los principios bsicos de uso de este tipo de material, a saber:1) los conductores de aluminio se utilizan siempre en forma de hilos cableados, debido a que poseen mejor resistencia a las vibraciones que los conductores de un nico alambre.2) la dureza superficial de los conductores de aluminio es sensiblemente menor que para los de cobre, se los debe manipular con cuidado, adems los hilos que componen el conductor deben ser de 2 mm de dimetro o ms, para que especialmente en las operaciones de tendido no se arriesguen daos graves.3) expuestos a la intemperie se recubren rpidamente de una capa protectora de xido insoluble y que protege al conductor contra la accin de los agentes exteriores. Pese a esto deber prestarse atencin cuando hay ciertos materiales en suspensin en la atmsfera, zonas de caleras, cementeras, etc. exigen seleccionar una aleacin adecuada.4) ciertos suelos naturales atacan al aluminio en distintas formas, por lo que no es aconsejable utilizarlo para la puesta a tierra de las torres, al menos cuando se ignoran las reacciones que el suelo puede producir.5) el aire marino tiene una accin de ataque muy lenta sobre el aluminio, de todos modos numerosas lneas construidas en la vecindad del mar han demostrado ptimo comportamiento, en estos casos se deben extremar las precauciones en lo que respecta al acierto en la eleccin de la aleacin y su buen estado superficial, en general el ataque ser ms lento cuanto menos defectos superficiales haya. Los defectos superficiales son punto de partida de ataques locales que pueden producir daos importantes, si no se presentan entalladuras o rebabas (que pueden ser causadas por roces durante el montaje) los hilos sern menos sensibles al ataque exterior.6) el aluminio es electronegativo en relacin a la mayora de los metales que se utilizan en las construcciones de lneas, y por esto se debe tener especial cuidado en las uniones.7) la temperatura de fusin del aluminio es 660 grados C (mientras el cobre funde a 1083 grados C) por lo tanto los conductores de aluminio son ms sensibles a los arcos elctricos.4.4. Tipos de conductores.Haremos ahora algunos comentarios ligados al material del conductor.4.4.1. Conductores HOMOGENEOS de ALUMINIO.El aluminio es, despus del cobre, el metal industrial de mayor conductividad elctrica. Esta se reduce muy rpidamente con la presencia de impurezas en el metal. Lo mismo ocurre para el cobre, por lo tanto para la fabricacin de conductores se utilizan metales con un ttulo no inferior al 99.7 %, condicin esta que tambin asegura resistencia y proteccin de la corrosin.4.4.2. Conductores HOMOGENEOS de ALEACION de ALUMINIO.Se han puesto a punto aleaciones especiales para conductores elctricos. Contienen pequeas cantidades de silicio y magnesio (0.5 0.6 % aproximadamente) y gracias a una combinacin de tratamientos trmicos y mecnicos adquieren una carga de ruptura que duplica la del aluminio (hacindolos comparables al aluminio con alma de acero), perdiendo solamente un 15 % de conductividad (respecto del metal puro).4.4.3. Conductores MIXTOS de ALUMINIO ACERO.Estos cables se componen de un alma de acero galvanizado recubierto de una o varias capas de alambres de aluminio puro. El alma de acero asigna solamente resistencia mecnica del cable, y no es tenida en cuenta en el clculo elctrico del conductor.Tambin se realizan conductores mixtos de aleacin de aluminio acero, lgicamente tienen caractersticas mecnicas superiores, y se utilizan para vanos muy grandes o para zonas de montaa con importantes sobrecargas de hielo.4.5. Caractersticas Mecnicas.Los valores que caracterizan el comportamiento mecnico del cable son el mdulo de elasticidad (E) y el coeficiente de dilatacin lineal (alfa), este ltimo al disminuir la temperatura influye reduciendo la longitud del conductor y aumentando el tiro, su solicitacin mecnica.En cables mixtos interesa encontrar valores equivalentes a un conductor ideal homogneo:Ecable = (Sac Eac + Sal Eal) / (Sac + Sal)alfacable = (alfaac Sac Eac + alfaal Sal Eal)/(Sac Eac + Sa Eal)El valor de la carga de rotura nominal de un conductor mixto aluminio acero est dada por:Rcable = (Rac + 4.8) Sac + (Ral + 0.98) SalSiendo Rac y Ral las cargas de rotura de los hilos correspondientes, para aleacin de aluminio acero en cambio:Rcable = 0.9 (Rc + 8.8) Sac + Raleac Saleac

4.6. Seleccin del tipo de conductor.Las caractersticas expuestas anteriormente permiten extraer conclusiones que ayudan a seleccionar el tipo de conductor.Los conductores homogneos de aluminio por sus bajas caractersticas mecnicas tienen el campo de aplicacin fuertemente limitado, ya que vanos relativamente grandes llevaran a flechas importantes que obligarn a aumentar la altura de los soportes, como tambin fijar distancias notables entre las fases originando cabezales de grandes dimensiones, este tipo de conductor se utiliza entonces para los vanos de las estaciones elctricas o en las lneas con vanos relativamente cortos.Los conductores de aleacin de aluminio, o de aluminio acero, con caractersticas mecnicas elevadas, permiten cuando las trazas son rectilneas hacer trabajar a los conductores con los mximos esfuerzos que le son permitidos. Esto da por resultado grande vano, con el consiguiente ahorro de torres, aislador, Morseteria y fundaciones.A su vez los conductores de aleacin de aluminio presentan algunas ventajas respecto de los de aluminio acero, a saber :* Mayor dureza superficial, lo que explica la ms baja probabilidad de daos superficiales durante las operaciones de tendido, particularidad muy apreciada en las lneas de muy alta tensin, ya que como consecuencia se tendrn menos perdidas corona, y menor perturbacin radioelctrica.* Menor peso, el ser ms liviano, para flecha y vanos iguales da como consecuencia a igual altura de torres menor peso en las torres terminales y angulares, por la menor solicitacin mecnica, esto influye en la economa especialmente cuando la traza es quebrada.Para el caso de trazas rectilneas, a igualdad de tensin mecnica de tendido, se tiene menor flecha para igual vano, y en consecuencia menor altura de las torres de suspensin.Una desventaja que debe sealarse para la aleacin de aluminio es que por ser sus caractersticas mecnicas consecuencia de tratamientos trmicos, el cable es sensible a las altas temperaturas (no debe superarse el lmite de 120 grados C) por lo que debe prestarse especial atencin al verificar la seccin para las sobre corrientes y tener particularmente en cuenta la influencia del cortocircuito.

4.7. Seleccin con criterio elctrico.El conductor es el componente que justifica la existencia de la lnea, en rigor toda la obra se hace para sostenerlo, y entonces es vlida la afirmacin de que su eleccin acertada es la decisin ms importante en la fase de proyecto de una lnea.La razn de la eleccin es variable con los parmetros de la lnea, en particular la tensin, la energa a transportar, etc. debiendo tenerse presente que de la correcta eleccin depende el costo incremental de la energa que la lnea transmite.Como el conductor por sus caractersticas elctricas y mecnicas, influye en el diseo de las torres, y su ubicacin en el terreno, puede deducirse que existe una familia de conductores que satisfacen tcnicamente la relacin existente entre torre y conductor, pero solo uno es el ms apto para satisfacer las reglas de las cuales no debe apartarse ni esta ni otras obras de ingeniera, tanto elctrica como de otra especialidad.Se trata de lograr un diseo con mnimos costos de la obra teniendo en cuenta su construccin y funcionamiento durante un periodo dado.El objetivo es minimizar:Perdidas de transporte de energa.Costo de las instalaciones de transporte de energa.Las prdidas de energa son debidas al efecto Joule, y al efecto Corona, ligados respectivamente a la corriente y a la tensin aplicada.Ambas perdidas se reducen aumentando el dimetro del conductor, que implica un aumento de seccin, e incrementos en los costos de las instalaciones no es entonces posible reducir perdidas y simultneamente reducir el costo de la obra.Por otra parte como toda obra, las lneas tienen una vida econmicamente til, en la cual se espera amortizar el capital invertido.Las prdidas de transmisin representan la energa producida o adquirida (por quien explota la lnea) y no vendida, las inversiones realizadas en las instalaciones deben amortizarse en el plazo de vida til establecido, y esto tiene un costo financiero y por lo tanto el costo de transporte depende de la suma del costo de prdidas y costos financieros, que cuando alcanzan el mnimo, minimizan el costo de transporte.Para clculos de esta ndole es usual determinar el costo anual de energa e instalaciones.Consideremos el problema de transportar una potencia de P kW a una distancia de 1km.Fijada la tensin es posible establecer las perdidas Joule para cada dimetro (seccin) del conductor, en trminos del costo anual que se representa con una curva con forma de hiprbola en un grfico que relaciona costo dimetro.Supuestos conocidos los costos para cada uno de los dimetros del conductor, y como est relacionado este con el costo de instalacin (torres, fundaciones, etc.), se determina el costo anual que se representa con una curva parablica que crece uniformemente con el dimetro.Con ambas curvas se determina el costo total, y repitiendo el mismo anlisis para las distintas tensiones y la misma potencia P se observa un desplazamiento de la curva, hacia arriba cuando la tensin se incrementa (dentro de rangos prcticos).Aunque los conductores constituyen los elementos cuyo costo esta ms ligado al dimetro, tambin otros componentes de la lnea se ven influenciados en cierto grado (Morseteria, torres, fundaciones).Estos ltimos componentes deben ser considerados, ya que alteran la curva de los conductores en forma y posicin. Y por lo tanto el anlisis econmico debe ser completo so pena de ser ms o menos equivocado.Adems no debe olvidarse de respetar los lmites de temperatura con la corriente de rgimen, y con la mxima solicitacin de cortocircuito, no se debe alcanzar una temperatura tal que provoque una disminucin no admisible de la resistencia mecnica del conductor.Tabla 10 - Temperatura lmite para cortocircuitoMaterialTemperatura en gr. C

Cobre170

Aluminio130

Aleacion de aluminio160

Acero200

Aluminio acero160

4.8. Perdidas por Efecto Corona.Estas dependen principalmente de la diferencia de potencial entre los conductores y tierra, ms exactamente del gradiente de potencial en la superficie de los conductores y de las condiciones climticas a lo largo de la lnea.Las perdidas pueden ser nulas con tiempo bueno y alcanzar valores elevados con lluvias intensas, es evidente que una buena evaluacin de estas prdidas requiere conocimiento de las condiciones meteorolgicas de las regiones que la lnea atraviesa, registros climticos de muchos aos, de los cuales con procedimientos estadsticos se extrae el nmero de horas de lluvia que finalmente permite efectuar la evaluacin de las prdidas anuales.En fase de proyecto preliminar es comn usar procedimientos simplificados como el siguiente:Se adopta un dimetro de conductor normalizado fijando perdidas nulas para buen tiempo. Para lneas con distinto nmero de conductores puede adoptarse para este un dimetro que sea al menos igual al indicado en la tabla 12.

Tabla 12 - dimetros mnimos de conductoresFormacin del hazdmin (mm) / Un >>>145 kV245 kV362 kV550 kV

Conductor simple0.1 Un14.524.536.255.0

Conductor doble0.076 Un11.018.627.541.8

Haz triple0.05 Un7.312.318.127.5

Haz cudruple0.042 Un6.110.315.223.1

Un es la tensin mxima de operacin (tensin entre fases)4.8.1. PERDIDAS CORONA CON BUEN TIEMPOLa expresin siguiente es vlida para un conductor por fase:PTB = 0.00002094 f U^2 Fi / (log(Dm / r))^2PTB perdidas con buen tiempo en kW/km; f frecuencia en Hertz; U tensin eficaz de fase en kV; r radio del conductor cm; Dm distancia media geomtrica entre fases cm; Fi factor que depende de E/EcrvEcrv = 18.1 m delta (1 + 0.54187 / RAIZ(req delta))Ecrv gradiente critico visual del conductor ; E gradiente superficial del conductor kV/cmTabla 13 - Valores del coeficiente FiE/Ecrv0.60.81.01.21.41.61.71.8

Fi0.0110.0170.0350.0850.272.03.55.0

(usar interpolacin logartmica para mas exactitud)delta = 0.386 (760 - 0.086 h) / (273 + t)delta densidad del aire; h altura sobre el nivel del mar m; t temperatura media anual grados C.; m factor que tiene en cuenta el estado de la superficie.

Tabla 14 - Valores del coeficiente m de estado de la superficieEstado de la superficie del conductorfactor m

conductores cilndricos secos1

cables nuevos, secos, limpios, sin rebabas0.92

cables de aluminio nuevos, limpios, secos0.53 a 0.73

cables mojados nuevos o usados0.16 a 0.25

cables de cobre en atmsfera limpia0.82

cables de cobre en atmsfera agresiva0.72

Para utilizar la frmula de Peterson en lneas de conductores mltiples se debe corregir la tensin de ejercicio con la expresin siguiente:Um = U Cmi (1 + 0.5 delta) / (n Ci)U tensin de fase kV; Cmi capacitancia aparente de cada fase de la lnea de conductores mltiples F/km; Ci Capacitancia aparente de cada fase de la lnea pero con uno solo de los sub conductores F/km; delta coeficiente de irregularidad (0.04 a 0.065)4.8.2. PERDIDAS DE POTENCIA BAJO LLUVIAEntre los mtodos ms utilizados se encuentra uno desarrollado por E. de F. (Electricite de France) con el cual las prdidas se determinan con la expresin:P = k Pn (en W/m)k = (f/50) (n r beta)^2 log(R/Rc) log(P/Pc) / log(R/rho)f frecuencia; r radio de sub conductores en cm; Rc radio equivalente del conductor mltiple en cmrho = 18 RAIZ(r) para conductor simplerho = 18 RAIZ(n r + 4) para conductores n mltiplesR = Rc antilog(0.02412 / (Cs 10^6))Cs capacitancia de serviciobeta = 1 + 0.3 / RAIZ(r)Pn perdidas en W/m que se obtienen de las tablas siguientes en funcin del coeficiente m de estado de la superficie, y del gradiente de potencial relativo E/EcE gradiente superficial medio de los conductores, en el caso de conductores mltiples del conductor ficticio de radio Rc, en kV/cm;Ec gradiente critico visual del conductor determinado con la frmula de Peek corregida para considerar el efecto de variacin de densidad del aireTabla 15 - Valores del factor mIntensidad de la lluvia0.11.010100mm/h

peores valores observados0.45..0.45

Conductores nuevos0.580.540.500.46

Conductores envejecidos0.760.670.580.49

Tabla 16 - Perdidas en W/mFactor m0.40.50.60.70.80.9

Gradiente relativo

0.40.50.2.07

0.62.21.50.80.40.1

0.86.04.94.02.51.30.5

4.9. PERDIDAS POR EFECTO JOULECuando se proyecta una lnea se debe considerar que es una obra de gran duracin, 15 a 50 aos o ms, por lo que debe considerarse que transportara energa durante mas (mucho mas) de 10 aos.Se debe entonces elaborar un estudio de evolucin de la carga que la lnea transportara, si se trata de una lnea de transmisin o de distribucin se debe determinar cmo evolucionara la demanda, siendo correcto pensar que esta crece con cierta continuidad.El crecimiento de la demanda hace que anualmente se transporte ms energa, y esta crece hasta que se satura la capacidad de transmisin de la lnea.Los estudios consideran que la lnea inicia transportando cierta potencia inicial P0, y se alcanza una cierta potencia final Ps, por lo que existe un valor medio de potencia Pm que permite determinar la energa total transmitida a lo largo de los aos que se estudian.E = Pm n = P0 + P1 + ... + Pi + ... + Ps + PsTodo es como si la lnea operase a cierta potencia constante Pm durante n aos, la potencia Pi alcanzada despus de i aos resulta:Pi = P0 (1 + t)^it tasa de crecimiento de la demanda, se puede determinar el nmero de aos en los que se alcanza la saturacin con la siguiente expresin:i = log(Ps / P0) / log(1 + t)Siendo Pm la potencia media transmitida en n aos, la potencia de perdidas ser:perdidas = 3 R Im^2 = 1.73 (Pm / (cosfi U))^2 Rla energa perdida en kWh por ao es entonces:Eperdida = 8760 * 1.73 (Pm / (cosfi U))^2 R

V. ESPECIFICACIONES DE LOS CONDUCTORES PARA LIANAS DE TRANSMISIN.

Consiste de un cuerpo o un medio adecuado, utilizado como portador de corriente elctrica. El material que forma un conductor elctrico es cualquier sustancia que puede conducir una corriente elctrica cuando este conductor se ve sujeto a una diferencia de potencial entre sus extremos. Esta propiedad se llama conductividad, y las sustancias con mayor conductividad son los metales. Los materiales comnmente utilizados para conducir corriente elctrica son en orden de importancia: cobre, aluminio, aleaciones de cobre,Hierro, acero.La seleccin de un material conductor determinado es, esencialmente, un problema econmico, el cual no solo considera las propiedades elctricas del conductor, sino tambin otras como: propiedades mecnicas, facilidad de hacer conexiones, su mantenimiento, la cantidad de soportes necesarios, las limitaciones de espacio, resistencia a la corrosin del material y otros. Los metales ms comnmente utilizados como conductores elctricos son:

Cobre: Material maleable, de color rojizo, la mayora de los conductores elctricos estn hechos de cobre.Sus principales ventajas son:

Es el metal que tiene conductividad elctrica ms alta despus del platino. Tiene gran facilidad para ser estaado, plateado o cadminizado y puede ser soldado usando equipo especial de soldadura de cobre. Es muy dctil por lo que fcilmente puede ser convertido en cable, tubo o rolado en forma desolera u otra forma. Tiene buena resistencia mecnica, aumenta cuando se usa en combinacin con otros metales para formar aleaciones. No se oxida fcilmente, por lo que soporta la corrosin ordinaria. Tiene buena conductividad trmica.

Aluminio: Los conductores de aluminio son muy usados para exteriores en lneas de transmisin y distribucin y para servicios pesados en subestaciones.

Es muy ligero: tiene la mitad del peso que el cobre para la misma capacidad de corriente. Es altamente resistente a la corrosin atmosfrica. Puede ser soldado con equipo especial. Se reduce al efecto superficial y el efecto corona debido a que para la misma capacidad de corriente, se usan dimetros mayores.

5.1. Las principales desventajas del aluminio son:

Posee una menor conductividad elctrica, con respecto al cobre. Se forma en su superficie una pelcula de xido que es altamente resistente al paso de la corriente por lo que causa problemas en juntas de contacto. Debido a sus caractersticas electronegativas, al ponerse en contacto directo con el cobre causa corrosin galvnica, por lo que siempre se debern usar juntas bimetlicas o pastas anticorrosivas.

En los primeros tiempos de transmisin de potencia elctrica, los conductores eran generalmente de cobre, pero los conductores de aluminio han reemplazado completamente a los de cobre debido a su menor costo y al peso ligero de un conductor de aluminio comparado con uno de cobre de igual resistencia. En los comienzos de la transmisin de energa elctrica, se realizaba en corriente continua, en donde los conductores slidos cilndrico fueron muy utilizados, por una gran variedad de particularidades, con el devenir del tiempo, la transmisin en corriente alterna oblig a la utilizacin de conductores multifilares trenzados en forma helicoidal, con el fundamento de dotar de flexibilidad de a los conductores, adems de una serie de caractersticas relevantes a la transmisin en corriente alterna.

Figura 1. Seccin Transversal de un Tpico Conductor Trenzado Concntrico Estndar

El aluminio puro tiene, frente a todas sus aleaciones, la mxima conductividad, pero en contraparte posee una baja carga mecnica de ruptura. Segn ensayos realizados por algunos fabricantes de conductores, la carga de ruptura viene dada por

Tabla 1. Carga de Ruptura (Kg/mm2) para Diferentes Materiales empleados en la Conduccin de Electricidad

CobreDuroAluminioDuroAluminioAleado

37/4516/2030/40

Debido a la poca carga de ruptura, en las lneas de transmisin areas, esto se transforman en un inconveniente, razn por la cual se recurre a los cables de aluminio aleado y a cables de aluminio reforzado con acero.

En la actualidad los conductores trenzados son combinaciones de aluminio y otros elementos ms, para aportar caractersticas mecnicas al conductor. Entre los diferentes tipos de conductores de aluminio se tienen:

ACC: Conductor de Aluminio (All Aluminum Conductor, Classes AA, A, B, C)

AAAC: Conductor de Aluminio con Aleacin (All Aluminum Alloy Conductor).

ACSR: Conductor de Aluminio con Refuerzo de Acero (Aluminum Conductor, Steel Reinforced).

ACAR: Conductor de Aluminio con Refuerzo de Aleacin (Aluminum Conductor Alloy Reinforced).

El AAAC tiene mayor resistencia a la tensin que los conductores de aluminio de tipo ordinario. Los ACSR consisten de un ncleo central de alambre de acero rodeado por capas de alambre de aluminio. ACAR tiene un ncleo de aluminio de alta resistencia rodeado por capas de conductores elctricos de aluminio tipo especial.

Los conductores en general suelen ser clasificados en, segn el tipo de recubrimiento:

Aislado: Conductor rodeado por aislamiento para evitar la fuga de corriente o que el conductor energizado entre en contacto con tierra ocasionando un cortocircuito.

Anular: Consiste en varios hilos cableados en tres capas concntricas invertidas alrededor de un ncleo de camo saturado.

Apantallado: Conductor aislado cubierto con un blindaje metlico, generalmente constituido por una funda de cobre trenzado.

Axial: Conductor de alambre que emerge del extremo del eje de una resistencia, condensador u otro componente.

a) Un solo conductor slido, conductor redondo-compacto

(b) Tres conductores trenzados, conductores de sector compacto

c) Tres conductores apantallados, conductores de sector compacto

(d) Un solo conductor con relleno de aceite

(e) Tres conductores con rellenos de aceite

Figura 2. Algunos tipos de Cables

En Venezuela el material ampliamente utilizado en las lneas de transmisin areas como conductor es el aluminio, debido a su bajo costo y gran disponibilidad en el pas. En sistemas de distribucin es comn utilizar el denominado Arvidal es decir, el ASTM 6201, y en lneas de transmisin de alta tensin se utiliza el aluminio con ncleo reforzado.Los conductores son los encargados de transportar la corriente y su seccin transversal depende de la energa que se transporte. Si la tensin de operacin de la lnea de transmisin es elevada se hacen presente

(a) Un solo conductor slido, conductor redondo-compacto(b) Tres conductores trenzados, conductores de sector compactoc) Tres conductores apantallados, conductores de sector compacto(d) Un solo conductor con relleno de aceite(e) Tres conductores con rellenos de aceite

Solo para ser empleado con objetivo de evaluacin, o acadmicos. Prohibido la reproduccin total o parcial de este documento. Una serie de fenmenos que se deben considerar para la seleccin del tipo y calibre del conductor, o la posibilidad de utilizar varios conductores por fase. El conductor por su peso y a su longitud, se ve afectado por esfuerzos mecnicos, interviniendo estos factores en la seleccin el tipo de conductor a utilizar, destacndose que esto se puede solventar utilizando conductores equivalente con mayor carga de ruptura.

El factor preponderante para el esfuerzo mecnico de una lnea de transmisin es la denominada "flecha", no afectando el rea de la seccin del conductor.Cables: Se define cable como el conjunto formado de uno o varios conductores trenzados, debidamente aislados, provistos de uno o ms recubrimientos protectores requeridos para que el conductor sea afectado por la corrosin, deterioro mecnico, etc. Existen una cantidad de conductores que son agrupados bsicamente dos clases:

Figura 4. Corte Transversal de un Cable de Potencia de 138 kV

Figura 5. Corte Transversal de un Cable de Potencia de 600V

5.2. Caractersticas Fsicas y Mecnicas de los Conductores

Todo conductor debe poseer suficiente resistencia mecnica para soportar, sin romperse o deformarse permanentemente los esfuerzos aplicados al mismo, en la explotacin (servicio) normal, y aun en las condiciones anormales, pero previsibles en el diseo. La construccin fsica de los conductores deriva principalmente de la esencia de las necesidades mecnicas mnimas para la operacin segura, ante las eventualidades y operacin normal.En el caso de las lneas de transmisin areas, los esfuerzos mecnicos normales son: el peso del conductor y el hielo escarcha o nieve, que pudiese depositarse en zonas fras, el efecto del viento a una velocidad lmite, etc. Por otra parte, los esfuerzos anormales comprenden: la presin de escaleras apoyadas contra las lneas, la suspensin de personal en la misma, el esfuerzo por huracanes, la presin de rboles o ramaje, la tensin debida a movilidad de los apoyos, con motivo a la ruptura de dos o ms cables o la cada de una torre, la falla de una retenida, etc.

Es evidente que ante tan variados esfuerzos a los que son sometidos los conductores, no es posible fijar de un modo absoluto las dimensiones y caractersticas de un conductor, tanto ms cuanto que el peso del mismo es uno de los motivos de esfuerzo, y al crecer la resistencia mecnica, crece tambin el peso. Para lneas areas sostenidas entre apoyos distantes, se ha tomado como base el valor del claro para definir cules son las secciones de metal que llenan el requisito mecnico. Con dichos valores se ha formado la tabla que sigue fundada en la tcnica norteamericana y la C.N.E.

Tabla 2. Calibres Mnimos en Milmetros cuadrados segn la Distancia entre Apoyos

Material30 m45m60m90m

Cobre Estirado en Frio8132133

Cobre Recocido132142No

Aluminio Duro4253

Aluminio Reforzado1321

El alambre de acero recubierto de cobre o aluminio es un gran avance, que interesa a las compaas elctricas, por ser el acero barato, fuerte y accesible, pero presentando como desventajas, su poco duracin y conductividad. Para dar al alambre de acero la conductividad y duracin necesaria, se recubre con una capa de cobre bien adherida. La conductividad puede aumentarse haciendo ms gruesa la capa de cobre o aluminio.

Figura 7. Vista de la Seccin Transversal de un Conductor Cooperweld

VI. ANAILISIS ECONOMICO.CONDUSCTORE AAC

DescripcionConductores de Aluminio 1350 H16, Cableado Concentrico

UsosEn lneas de Transmicion de alta tensin, como conductor de cables protegidos CAPI.

Norma de FabricacionNTP 370.258.ASTMB231

Calibre16mm2 500mm2

CONDUSCTORE AAAC

DescripcionConductores de Aleacion de Aluminio 6201 T81, Cableado Concentrico

UsosEn lneas areas de transmisin en alta tensin, como portante de los cables autosoportados para distribucin en baja tension

Norma de Fabricaciona) NTP 370.258b) IEC 61089c) ASTM B399

Calibre16mm2 400mm2

CONDUSCTORE ACSR

DescripcionConductores de Aluminio 1350 H16, reforzado con una alma de acero colocada en la parte centarl del condcutor.

UsosEn lneas areas de transmisin de energa en media y alta tensin.

Norma de Fabricaciona) NTP 370.258b) ASTM B232

Calibre16mm2 500mm26AWG 1131MCM

VII. CONCLUCIONES.Con el presente trabajo realizado sobre lneas de transmisin, primero que nada, comprend lo que es construir tu propio conocimiento, ya que al estar leyendo de varias fuentes el tema, formas tu propio concepto para as, comprender mejor; ya sea una palabra o una frmula que sera desde mi punto de vista, lo ms ptimo.En los antecedentes de las lneas de transmisin, me di una idea de donde provienen stas. La inquietud de los hombres para comunicarse, lo que se pensaba en esa poca, como se iban mejorando las tcnicas, as como la comercializacin. Un dato importante que me llam la atencin, fue que Heaviside dej la escuela a los 16 aos, y aprendi el cdigo Morse, redujo las ecuaciones de Maxwell a solo 2. Algo que me inquieta, ms que la forma en que realiz esta hazaa es lo que motiv a que hiciera todo lo que hizo. A veces lo importante no es saber sino querer. Para finalizar el captulo en el trabajo, trat de abarcar desde mi perspectiva lo ms importante y reafirmar lo visto en clase. Cuando estudias es cuando se dan las dudas, y te da la posibilidad de expandir tu conocimiento.

VIII. CUESTIONARIO.

1. Qu es un conductor elctrico?

Consiste de un cuerpo o un medio adecuado, utilizado como portador de corriente elctrica. El material que forma un conductor elctrico es cualquier sustancia que puede conducir una corriente elctrica cuando este conductor se ve sujeto a una diferencia de potencial entre sus extremos. Esta propiedad se llama conductividad, y las sustancias con mayor conductividad son los metales. Los materiales comnmente utilizados para conducir corriente elctrica son en orden de importancia: cobre, aluminio, aleaciones de cobre,Hierro, acero.2. Qu es un conductor ACSR para lneas de transmisin?

Estos conductores estos compuestos de hilos de aluminio puro 1350-H19 reforzados con hilos de aceros con Zinc, conocidos como alma de acero.

Estos conductores ofrecen muy buena carga de rotura, es til para el diseo de las lneas con vanos muy largos. 3. Qu es aleacin de aluminio?Las aleaciones de aluminio son aleaciones obtenidas a partir de aluminio y otros elementos(generalmente cobre, zinc, manganeso, magnesio o silicio). Forman parte de las llamadas aleaciones ligeras, con una densidad mucho menor que los aceros, pero no tan resistentes a la corrosin como el aluminio puro, que forma en su superficie una capa de xido de aluminio (almina). Las aleaciones de aluminio tienen como principal objetivo mejorar la dureza y resistencia del aluminio, que es en estado puro un metal muy blando.4. Por qu es importante el estudio de los conductores en lneas de transmisin?El estudio de los conductores en lneas de transmisin es muy importante ya que tenemos varios efectos como el efecto corana, temperaturas ambientales, climas, vientos, lluvias, cada de tensin, por el tipo de volteje y potencia transmitida, hacen que se haga un estudio para seleccin el tipo adecuado de conductor para la lnea de transmisin.5. Qu tipos de conductores existen en lneas de transmisin? ACAR: Conductor de Aluminio con Refuerzo de Aleacin (Aluminum Conductor Alloy Reinforced).

ACSR: Conductor de Aluminio con Refuerzo de Acero (Aluminum Conductor, Steel Reinforced).

AAAC: Conductor de Aluminio con Aleacin (All Aluminum Alloy Conductor).

ACC: Conductor de Aluminio (All Aluminum Conductor, Classes AA, A, B, C)6. Cules son las caractersticas fsicas y mecnicas del conductor?Todo conductor debe poseer suficiente resistencia mecnica para soportar, sin romperse o deformarse permanentemente los esfuerzos aplicados al mismo, en la explotacin (servicio) normal, y aun en las condiciones anormales, pero previsibles en el diseo. La construccin fsica de los conductores deriva principalmente de la esencia de las necesidades mecnicas mnimas para la operacin segura, ante las eventualidades y operacin normal.7. cul es el criterio de seleccin conductor elctrico?El conductor es el componente que justifica la existencia de la lnea, en rigor toda la obra se hace para sostenerlo, y entonces es vlida la afirmacin de que su eleccin acertada es la decisin ms importante en la fase de proyecto de una lnea.La razn de la eleccin es variable con los parmetros de la lnea, en particular la tensin, la energa a transportar, etc. debiendo tenerse presente que de la correcta eleccin depende el costo incremental de la energa que la lnea transmite.8 Cual es mejor conductor por sus caractersticas?El conductor de mejor calidad por sus caractersticas el ACSR9 especifique el conductor AAC?Estos conductores estas compuestos de hilos de aluminio puro 1350-H19 y son utilizados en lneas de transmision se utilizan en tramos o vanos cortos, debido a que tiene una baja resistencia a traccin mecnica.10 En el Per que conductores se usa ms y por qu? ACAR: Conductor de Aluminio con Refuerzo de Aleacin (Aluminum Conductor Alloy Reinforced).

ACSR: Conductor de Aluminio con Refuerzo de Acero (Aluminum Conductor, Steel Reinforced).

AAAC: Conductor de Aluminio con Aleacin (All Aluminum Alloy Conductor).

IX. BIBLIOGRAFIA.

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