Conductores electricos para lineas de transmision

UNIVERSIDAD JOSÉ CARLOS MARIÁTEGUIINGENIERIA MECÁNICA ELÉCTRICA

TRABAJO : CONDUCTORES ELECTRICOS PARA LIENAS DE TRANSMISIONCURSO “LINEAS DE TRANSMISION”

Universidad José Carlos MariáteguiFacultad de IngenieríaEscuela de Ingeniería Mecánica Eléctrica

TEMA

CONDUCTORES ELECTRICOS PARA LINEAS DE TRANSMISION

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conductores Eléctricos para Línea de Transmisión.

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 formación profesional. A mi madre, por ser el pilar más importante y por demostrarme siempre su cariño y apoyo incondicional sin importar nuestras diferencias de opiniones. A mi padre, a pesar de nuestra distancia física, siento que estás conmigo siempre y aunque nos faltaron muchas cosas por vivir juntos, sé que este momento hubiera sido tan especial para ti como lo es para mí.



INDICE

INDICE------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------0

I. OBJETIVOS.---------------------------------------------------------------------------------------------------------------1

II. ESPECIFICACIONES.--------------------------------------------------------------------------------------------------1

III. INTRODUCCIÓN.--------------------------------------------------------------------------------------------------------2

IV. FUNDAMENTOS TEORICOS.--------------------------------------------------------------------------------------2

4.1. Conductores para líneas transmisión.-----------------------------------------------------------------2

4.2. Metales conductores.-------------------------------------------------------------------------------------------2

4.3. El aluminio.----------------------------------------------------------------------------------------------------------3

4.4. Tipos de conductores.-----------------------------------------------------------------------------------------4

4.4.1. Conductores HOMOGENEOS de ALUMINIO.---------------------------------------------------4

4.4.2. Conductores HOMOGENEOS de ALEACION de ALUMINIO.----------------------------4

4.4.3. Conductores MIXTOS de ALUMINIO ACERO.--------------------------------------------------5

4.5. Características Mecánicas.----------------------------------------------------------------------------------5

4.6. Selección del tipo de conductor.--------------------------------------------------------------------------5

4.7. Selección con criterio eléctrico.---------------------------------------------------------------------------6

4.8. Perdidas por Efecto Corona.--------------------------------------------------------------------------------8

4.8.1. PERDIDAS CORONA CON BUEN TIEMPO-----------------------------------------------------9

4.8.2. PERDIDAS DE POTENCIA BAJO LLUVIA-----------------------------------------------------10

4.9. PERDIDAS POR EFECTO JOULE-----------------------------------------------------------------------11

V. ESPECIFICACIONES DE LOS CONDUCTORES PARA LIANAS DE TRANSMISIÓN.- - -12

5.1. Las principales desventajas del aluminio son:---------------------------------------------------------13

5.2. Características Físicas y Mecánicas de los Conductores-----------------------------------18

VI. ANAILISIS ECONOMICO.------------------------------------------------------------------------------------------20

VII. CONCLUCIONES.------------------------------------------------------------------------------------------------------21

VIII. CUESTIONARIO.-------------------------------------------------------------------------------------------------------22

IX. BIBLIOGRAFIA.---------------------------------------------------------------------------------------------------------24


Trabajo N° 1 : CONDUCTORES PARA LINEAS AEREASCURSO “LINEAS DE TRANSMISION”

I. OBJETIVOS.

El objetivo del presente trabajo es el estudio, análisis, criterios de selección, de conductores eléctricos en la línea de transmisión aérea, para su selección del tipo de conductor para las distintas líneas de transmisión.

En el Perú por tener distintas zonas geográficas podemos hacer diferentes estudios, de acuerdo a las zonas en que la línea de transmisión esté en proceso de diseño. Como podemos tener zonas costa, sierra, selva, que tienen distintas condiciones ambientales.

II. ESPECIFICACIONES.

Estas especificaciones hacen un estudio para la selección de conductores eléctricos en línea de transmisión, ya que en nuestro país existen varias líneas de transmisión de 60kv, 138kv, 220kv, por ello se hace un estudio para la selección de los conductores para los distintos niveles de tensión, y también para las diferentes zonas, con condiciones climatológicas diferentes que existen en el Perú.

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III. INTRODUCCIÓN.

La línea de transmisión es el elemento del sistema de potencia que se encarga de transportar la energía eléctrica desde el sitio en donde se genera hasta el sitio donde se consume o se distribuye.Las líneas de transmisión como su nombre lo indican son aquellas complejas estructuras que transportan grandes bloques de energía eléctrica dentro de los diferentes puntos de la red que constituye el sistema eléctrico de potencia, son físicamente los elementos más simples pero los más extensos. La clasificación de los sistemas de transmisión puede ser realizada desde muy variados puntos de vista, según el medio: en aéreas.

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

IV. FUNDAMENTOS TEORICOS.

IV.1. Conductores para líneas transmisión.

Se llama línea aérea la instalación cuya finalidad es la transmisión aérea de energía eléctrica, esto se realiza con elementos de conducción y elementos de soporte.

Todos los elementos constructivos de una línea aérea deben ser elegidos, conformados, y construidos de manera que tengan un comportamiento seguro en condiciones de servicio, bajo las condiciones climáticas que normalmente es dado esperar, bajo tensiones de régimen, bajo corriente de régimen, y bajo las solicitaciones de cortocircuito esperables.

Iniciamos el análisis por los conductores, y continuaremos con otros elementos.

IV.2. Metales conductores.

En la construcción de líneas aéreas de transmisión de energía eléctrica, se utilizan casi exclusivamente conductores metálicos desnudos, que se obtienen mediante cableado de hilos metálicos (alambres) alrededor de un hilo central.

Los metales utilizados en la construcción de líneas aéreas deben poseer tres características principales:

1. Presentar una baja resistencia eléctrica, y bajas pérdidas Joule en consecuencia.

2. presentar elevada resistencia mecánica, 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:

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cobre aluminio aleación de aluminio combinación de metales (aluminio acero)

Conviene para cada caso particular investigar el metal más ventajoso, teniendo en cuenta las observaciones generales que siguen.

* El conductor cableado puede realizarse con hilos del mismo metal, o de distintos metales, según cuales sean las características mecánicas y eléctricas deseadas.

* Si los hilos son del mismo diámetro, la formación obedece a la siguiente ley:

nh = 3 c^2 + 3 c + 1

Siendo: nh = número de hilos; c = número de capas

Por lo tanto es común encontrar formaciones de 7, 19, 37, 61, 91 hilos, respectivamente 1 a 5 capas.

En transmisión de energía eléctrica los materiales utilizados son cobre, aluminio y aleación de aluminio, pudiendo afirmarse que prácticamente no se utilizan otros materiales.

Pese a la menor resistencia eléctrica y superiores aptitudes mecánicas el cobre ha dejado de ser utilizado en la construcción de líneas aéreas, esto es especialmente notado en alta y muy alta tensión.

IV.3. El aluminio.

El aluminio es el material que se ha impuesto como conductor de líneas aéreas habiendo sido superadas por la técnica las desventajas que se le notaban respecto del cobre, además 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 construcción de líneas aéreas se presentan en las siguientes formas:

cables homogéneos de aluminio puro (AAC) cables homogéneos de aleación de aluminio (AAAC) cables mixtos aluminio acero (ACSR) cables mixtos aleación de aluminio acero cables aislados con neutro portante (cables pre ensamblados)

Independientemente de las características eléctricas y mecánicas que conducen a la elección de un tipo de conductor u otro, cuyas ventajas o desventajas comentaremos más adelante, no se deben perder nunca de vista los principios básicos de uso de este tipo de material, a saber:

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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 único alambre.

2) la dureza superficial de los conductores de aluminio es sensiblemente menor que para los de cobre, se los debe manipular con cuidado, además los hilos que componen el conductor deben ser de 2 mm de diámetro o más, para que especialmente en las operaciones de tendido no se arriesguen daños graves.

3) expuestos a la intemperie se recubren rápidamente de una capa protectora de óxido insoluble y que protege al conductor contra la acción de los agentes exteriores. Pese a esto deberá prestarse atención cuando hay ciertos materiales en suspensión en la atmósfera, zonas de caleras, cementeras, etc. exigen seleccionar una aleación 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 acción de ataque muy lenta sobre el aluminio, de todos modos numerosas líneas construidas en la vecindad del mar han demostrado óptimo comportamiento, en estos casos se deben extremar las precauciones en lo que respecta al acierto en la elección de la aleación y su buen estado superficial, en general el ataque será más lento cuanto menos defectos superficiales haya. Los defectos superficiales son punto de partida de ataques locales que pueden producir daños importantes, si no se presentan entalladuras o rebabas (que pueden ser causadas por roces durante el montaje) los hilos serán menos sensibles al ataque exterior.

6) el aluminio es electronegativo en relación a la mayoría de los metales que se utilizan en las construcciones de líneas, y por esto se debe tener especial cuidado en las uniones.

7) la temperatura de fusión del aluminio es 660 grados C (mientras el cobre funde a 1083 grados C) por lo tanto los conductores de aluminio son más sensibles a los arcos eléctricos.

IV.4. Tipos de conductores.

Haremos ahora algunos comentarios ligados al material del conductor.

IV.4.1. Conductores HOMOGENEOS de ALUMINIO.

El aluminio es, después del cobre, el metal industrial de mayor conductividad eléctrica. Esta se reduce muy rápidamente con la presencia de impurezas en el metal. Lo mismo ocurre para el cobre, por lo tanto para la fabricación de conductores se utilizan metales con un título no inferior al 99.7 %, condición esta que también asegura resistencia y protección de la corrosión.

IV.4.2. Conductores HOMOGENEOS de ALEACION de ALUMINIO.

Se han puesto a punto aleaciones especiales para conductores eléctricos. Contienen pequeñas cantidades de silicio y magnesio (0.5 0.6 %

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aproximadamente) y gracias a una combinación de tratamientos térmicos y mecánicos adquieren una carga de ruptura que duplica la del aluminio (haciéndolos comparables al aluminio con alma de acero), perdiendo solamente un 15 % de conductividad (respecto del metal puro).

IV.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 mecánica del cable, y no es tenida en cuenta en el cálculo eléctrico del conductor.

También se realizan conductores mixtos de aleación de aluminio acero, lógicamente tienen características mecánicas superiores, y se utilizan para vanos muy grandes o para zonas de montaña con importantes sobrecargas de hielo.

IV.5. Características Mecánicas.

Los valores que caracterizan el comportamiento mecánico del cable son el módulo de elasticidad (E) y el coeficiente de dilatación lineal (alfa), este último al disminuir la temperatura influye reduciendo la longitud del conductor y aumentando el tiro, su solicitación mecánica.

En cables mixtos interesa encontrar valores equivalentes a un conductor ideal homogéneo:

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 está dada por:

Rcable = (Rac + 4.8) Sac + (Ral + 0.98) Sal

Siendo Rac y Ral las cargas de rotura de los hilos correspondientes, para aleación de aluminio acero en cambio:

Rcable = 0.9 (Rc + 8.8) Sac + Raleac Saleac

IV.6. Selección del tipo de conductor.

Las características expuestas anteriormente permiten extraer conclusiones que ayudan a seleccionar el tipo de conductor.

Los conductores homogéneos de aluminio por sus bajas características mecánicas tienen el campo de aplicación fuertemente limitado, ya que vanos relativamente

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grandes llevarían a flechas importantes que obligarán a aumentar la altura de los soportes, como también fijar distancias notables entre las fases originando cabezales de grandes dimensiones, este tipo de conductor se utiliza entonces para los vanos de las estaciones eléctricas o en las líneas con vanos relativamente cortos.

Los conductores de aleación de aluminio, o de aluminio acero, con características mecánicas elevadas, permiten cuando las trazas son rectilíneas hacer trabajar a los conductores con los máximos 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 aleación de aluminio presentan algunas ventajas respecto de los de aluminio acero, a saber :

* Mayor dureza superficial, lo que explica la más baja probabilidad de daños superficiales durante las operaciones de tendido, particularidad muy apreciada en las líneas de muy alta tensión, ya que como consecuencia se tendrán menos perdidas corona, y menor perturbación radioeléctrica.

* Menor peso, el ser más 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 solicitación mecánica, esto influye en la economía especialmente cuando la traza es quebrada.

Para el caso de trazas rectilíneas, a igualdad de tensión mecánica de tendido, se tiene menor flecha para igual vano, y en consecuencia menor altura de las torres de suspensión.

Una desventaja que debe señalarse para la aleación de aluminio es que por ser sus características mecánicas consecuencia de tratamientos térmicos, el cable es sensible a las altas temperaturas (no debe superarse el límite de 120 grados C) por lo que debe prestarse especial atención al verificar la sección para las sobre corrientes y tener particularmente en cuenta la influencia del cortocircuito.

IV.7. Selección con criterio eléctrico.

El conductor es el componente que justifica la existencia de la línea, en rigor toda la obra se hace para sostenerlo, y entonces es válida la afirmación de que su elección acertada es la decisión más importante en la fase de proyecto de una línea.

La razón de la elección es variable con los parámetros de la línea, en particular la tensión, la energía a transportar, etc. debiendo tenerse presente que de la correcta elección depende el costo incremental de la energía que la línea transmite.

Como el conductor por sus características eléctricas y mecánicas, influye en el diseño de las torres, y su ubicación en el terreno, puede deducirse que existe una familia de conductores que satisfacen técnicamente la relación existente entre torre y conductor, pero solo uno es el más apto para satisfacer las reglas de las cuales no debe apartarse ni esta ni otras obras de ingeniería, tanto eléctrica como de otra especialidad.

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Se trata de lograr un diseño con mínimos costos de la obra teniendo en cuenta su construcción y funcionamiento durante un periodo dado.

El objetivo es minimizar:

Perdidas de transporte de energía.

Costo de las instalaciones de transporte de energía.

Las pérdidas de energía son debidas al efecto Joule, y al efecto Corona, ligados respectivamente a la corriente y a la tensión aplicada.

Ambas perdidas se reducen aumentando el diámetro del conductor, que implica un aumento de sección, e incrementos en los costos de las instalaciones no es entonces posible reducir perdidas y simultáneamente reducir el costo de la obra.

Por otra parte como toda obra, las líneas tienen una vida económicamente útil, en la cual se espera amortizar el capital invertido.

Las pérdidas de transmisión representan la energía producida o adquirida (por quien explota la línea) y no vendida, las inversiones realizadas en las instalaciones deben amortizarse en el plazo de vida útil establecido, y esto tiene un costo financiero y por lo tanto el costo de transporte depende de la suma del costo de pérdidas y costos financieros, que cuando alcanzan el mínimo, minimizan el costo de transporte.

Para cálculos de esta índole es usual determinar el costo anual de energía e instalaciones.

Consideremos el problema de transportar una potencia de P kW a una distancia de 1km.

Fijada la tensión es posible establecer las perdidas Joule para cada diámetro (sección) del conductor, en términos del costo anual que se representa con una curva con forma de hipérbola en un gráfico que relaciona costo diámetro.

Supuestos conocidos los costos para cada uno de los diámetros del conductor, y como está relacionado este con el costo de instalación (torres, fundaciones, etc.), se determina el costo anual que se representa con una curva parabólica que crece uniformemente con el diámetro.

Con ambas curvas se determina el costo total, y repitiendo el mismo análisis para las distintas tensiones y la misma potencia P se observa un desplazamiento de la curva, hacia arriba cuando la tensión se incrementa (dentro de rangos prácticos).

Aunque los conductores constituyen los elementos cuyo costo esta más ligado al diámetro, también otros componentes de la línea se ven influenciados en cierto grado (Morseteria, torres, fundaciones).

Estos últimos componentes deben ser considerados, ya que alteran la curva de los conductores en forma y posición. Y por lo tanto el análisis económico debe ser completo so pena de ser más o menos equivocado.

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Además no debe olvidarse de respetar los límites de temperatura con la corriente de régimen, y con la máxima solicitación de cortocircuito, no se debe alcanzar una temperatura tal que provoque una disminución no admisible de la resistencia mecánica del conductor.

Tabla 10 - Temperatura límite para cortocircuito

Material Temperatura en gr. C

Cobre 170

Aluminio 130

Aleacion de aluminio

160

Acero 200

Aluminio acero 160

IV.8. Perdidas por Efecto Corona.

Estas dependen principalmente de la diferencia de potencial entre los conductores y tierra, más exactamente del gradiente de potencial en la superficie de los conductores y de las condiciones climáticas a lo largo de la línea.

Las perdidas pueden ser nulas con tiempo bueno y alcanzar valores elevados con lluvias intensas, es evidente que una buena evaluación de estas pérdidas requiere conocimiento de las condiciones meteorológicas de las regiones que la línea atraviesa, registros climáticos de muchos años, de los cuales con procedimientos estadísticos se extrae el número de horas de lluvia que finalmente permite efectuar la evaluación de las pérdidas anuales.

En fase de proyecto preliminar es común usar procedimientos simplificados como el siguiente:

Se adopta un diámetro de conductor normalizado fijando perdidas nulas para buen tiempo. Para líneas con distinto número de conductores puede adoptarse para este un diámetro que sea al menos igual al indicado en la tabla 12.

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Tabla 12 - diámetros mínimos de conductores

Formación del haz

dmin (mm) / Un >>>

145 kV

245 kV

362 kV

550 kV

Conductor simple

0.1 Un 14.5 24.5 36.2 55.0

Conductor doble

0.076 Un 11.0 18.6 27.5 41.8

Haz triple 0.05 Un 7.3 12.3 18.1 27.5

Haz cuádruple

0.042 Un 6.1 10.3 15.2 23.1

Un es la tensión máxima de operación (tensión entre fases)

IV.8.1. PERDIDAS CORONA CON BUEN TIEMPO

La expresión siguiente es válida para un conductor por fase:

PTB = 0.00002094 f U^2 Fi / (log(Dm / r))^2

PTB perdidas con buen tiempo en kW/km; f frecuencia en Hertz; U tensión eficaz de fase en kV; r radio del conductor cm; Dm distancia media geométrica entre fases cm; Fi factor que depende de E/Ecrv

Ecrv = 18.1 m delta (1 + 0.54187 / RAIZ(req delta))

Ecrv gradiente critico visual del conductor ; E gradiente superficial del conductor kV/cm

Tabla 13 - Valores del coeficiente Fi

E/Ecrv

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.7

1.8

Fi 0.011

0.017

0.035

0.085

0.27

2.0

3.5

5.0

(usar interpolación logarítmica 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.

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

Estado de la superficie del conductor

factor m

conductores cilíndricos secos 1

cables nuevos, secos, limpios, sin rebabas

0.92

cables de aluminio nuevos, limpios, secos

0.53 a 0.73

cables mojados nuevos o usados 0.16 a 0.25

cables de cobre en atmósfera limpia

0.82

cables de cobre en atmósfera agresiva

0.72

Para utilizar la fórmula de Peterson en líneas de conductores múltiples se debe corregir la tensión de ejercicio con la expresión siguiente:

Um = U Cmi (1 + 0.5 delta) / (n Ci)

U tensión de fase kV; Cmi capacitancia aparente de cada fase de la línea de conductores múltiples F/km; Ci Capacitancia aparente de cada fase de la línea pero con uno solo de los sub conductores F/km; delta coeficiente de irregularidad (0.04 a 0.065)

IV.8.2. PERDIDAS DE POTENCIA BAJO LLUVIA

Entre los métodos más utilizados se encuentra uno desarrollado por E. de F. (Electricite de France) con el cual las pérdidas se determinan con la expresión:

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 múltiple en cm

rho = 18 RAIZ(r) para conductor simple

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rho = 18 RAIZ(n r + 4) para conductores n múltiples

R = Rc antilog(0.02412 / (Cs 10^6))

Cs capacitancia de servicio

beta = 1 + 0.3 / RAIZ(r)

Pn perdidas en W/m que se obtienen de las tablas siguientes en función del coeficiente m de estado de la superficie, y del gradiente de potencial relativo E/Ec

E gradiente superficial medio de los conductores, en el caso de conductores múltiples del conductor ficticio de radio Rc, en kV/cm;

Ec gradiente critico visual del conductor determinado con la fórmula de Peek corregida para considerar el efecto de variación de densidad del aire

Tabla 15 - Valores del factor m

Intensidad de la lluvia

0.1 1.0 10 100

mm/h

peores valores observados

0.45

.. 0.45

Conductores nuevos

0.58

0.54

0.50

0.46

Conductores envejecidos

0.76

0.67

0.58

0.49

Tabla 16 - Perdidas en W/m

Factor m

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

Gradiente relativo

0.4 0.5

0.2

.07

0.6 2.

1.

0.

0.

0.

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2 5 8 4 1

0.8 6.0

4.9

4.0

2.5

1.3

0.5

IV.9. PERDIDAS POR EFECTO JOULE

Cuando se proyecta una línea se debe considerar que es una obra de gran duración, 15 a 50 años o más, por lo que debe considerarse que transportara energía durante mas (mucho mas) de 10 años.

Se debe entonces elaborar un estudio de evolución de la carga que la línea transportara, si se trata de una línea de transmisión o de distribución se debe determinar cómo evolucionara la demanda, siendo correcto pensar que esta crece con cierta continuidad.

El crecimiento de la demanda hace que anualmente se transporte más energía, y esta crece hasta que se satura la capacidad de transmisión de la línea.

Los estudios consideran que la línea 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 energía total transmitida a lo largo de los años que se estudian.

E = Pm n = P0 + P1 + ... + Pi + ... + Ps + Ps

Todo es como si la línea operase a cierta potencia constante Pm durante n años, la potencia Pi alcanzada después de i años resulta:

Pi = P0 (1 + t)^i

t tasa de crecimiento de la demanda, se puede determinar el número de años en los que se alcanza la saturación con la siguiente expresión:

i = log(Ps / P0) / log(1 + t)

Siendo Pm la potencia media transmitida en n años, la potencia de perdidas será:

perdidas = 3 R Im^2 = 1.73 (Pm / (cosfi U))^2 R

la energía perdida en kWh por año es entonces:

Eperdida = 8760 * 1.73 (Pm / (cosfi U))^2 R

V. ESPECIFICACIONES DE LOS CONDUCTORES PARA LIANAS DE TRANSMISIÓN.

Consiste de un cuerpo o un medio adecuado, utilizado como portador de corriente eléctrica. El material que forma un conductor eléctrico es cualquier sustancia que puede

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conducir una corriente eléctrica 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 comúnmente utilizados para conducir corriente eléctrica son en orden de importancia: cobre, aluminio, aleaciones de cobre,Hierro, acero.La selección de un material conductor determinado es, esencialmente, un problema económico, el cual no solo considera las propiedades eléctricas del conductor, sino también otras como: propiedades mecánicas, facilidad de hacer conexiones, su mantenimiento, la cantidad de soportes necesarios, las limitaciones de espacio, resistencia a la corrosión del material y otros. Los metales más comúnmente utilizados como conductores eléctricos son:

Cobre: Material maleable, de color rojizo, la mayoría de los conductores eléctricos están hechos de cobre.

Sus principales ventajas son:

o Es el metal que tiene conductividad eléctrica más alta después del platino.o Tiene gran facilidad para ser estañado, plateado o cadminizado y puede ser

soldado usando equipo especial de soldadura de cobre.o Es muy dúctil por lo que fácilmente puede ser convertido en cable, tubo o rolado

en forma desolera u otra forma.o Tiene buena resistencia mecánica, aumenta cuando se usa en combinación con

otros metales para formar aleaciones.o No se oxida fácilmente, por lo que soporta la corrosión ordinaria.o Tiene buena conductividad térmica.

Aluminio: Los conductores de aluminio son muy usados para exteriores en líneas de transmisión y distribución y para servicios pesados en subestaciones.

o Es muy ligero: tiene la mitad del peso que el cobre para la misma capacidad de corriente.

o Es altamente resistente a la corrosión atmosférica.o Puede ser soldado con equipo especial.o Se reduce al efecto superficial y el efecto corona debido a que para la misma

capacidad de corriente, se usan diámetros mayores.

V.1. Las principales desventajas del aluminio son:

o Posee una menor conductividad eléctrica, con respecto al cobre.o Se forma en su superficie una película de óxido que es altamente resistente al

paso de la corriente por lo que causa problemas en juntas de contacto.o Debido a sus características electronegativas, al ponerse en contacto directo con

el cobre causa corrosión galvánica, por lo que siempre se deberán usar juntas bimetálicas o pastas anticorrosivas.

En los primeros tiempos de transmisión de potencia eléctrica, 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 transmisión de energía eléctrica, se realizaba en corriente continua, en donde los conductores sólidos cilíndrico fueron muy utilizados, por una gran variedad de particularidades, con el devenir del tiempo, la transmisión

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en corriente alterna obligó a la utilización de conductores multifilares trenzados en forma helicoidal, con el fundamento de dotar de flexibilidad de a los conductores, además de una serie de características relevantes a la transmisión en corriente alterna.

Figura 1. Sección Transversal de un Típico Conductor Trenzado Concéntrico Estándar

o El aluminio puro tiene, frente a todas sus aleaciones, la máxima conductividad, pero en contraparte posee una baja carga mecánica de ruptura. Según 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 Conducción de Electricidad

o Debido a la poca carga de ruptura, en las líneas de transmisión aéreas, esto se transforman en un inconveniente, razón por la cual se recurre a los cables de aluminio aleado y a cables de aluminio reforzado con acero.

o En la actualidad los conductores trenzados son combinaciones de aluminio y otros elementos más, para aportar características mecánicas 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 Aleación (All Aluminum Alloy Conductor).

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CobreDuro

AluminioDuro

AluminioAleado

37/45 16/20 30/40



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

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

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

Los conductores en general suelen ser clasificados en, según 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 concéntricas invertidas alrededor de un núcleo de cáñamo saturado.

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Apantallado: Conductor aislado cubierto con un blindaje metálico, 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 sólido, conductor redondo-compacto

(b) Tres conductores trenzados, conductores de sector compacto

c) Tres conductores apantallados, conductores de sector compacto

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(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 líneas de transmisión aéreas como conductor es el aluminio, debido a su bajo costo y gran disponibilidad en el país. En sistemas de distribución es común utilizar el denominado Arvidal es decir, el ASTM 6201, y en líneas de transmisión de alta tensión se utiliza el aluminio con núcleo reforzado.Los conductores son los encargados de transportar la corriente y su sección transversal depende de la energía que se transporte. Si la tensión de operación de la línea de transmisión es elevada se hacen presente

(a) Un solo conductor sólido, conductor redondo-compacto(b) Tres conductores trenzados, conductores de sector compacto

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c) 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 evaluación, o académicos. Prohibido la reproducción total o parcial de este documento. Una serie de fenómenos que se deben considerar para la selección 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 mecánicos, interviniendo estos factores en la selección el tipo de conductor a utilizar, destacándose que esto se puede solventar utilizando conductores equivalente con mayor carga de ruptura.

El factor preponderante para el esfuerzo mecánico de una línea de transmisión es la denominada "flecha", no afectando el área de la sección del conductor.Cables: Se define cable como el conjunto formado de uno o varios conductores trenzados, debidamente aislados, provistos de uno o más recubrimientos protectores requeridos para que el conductor sea afectado por la corrosión, deterioro mecánico, etc. Existen una cantidad de conductores que son agrupados básicamente 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

V.2. Características Físicas y Mecánicas de los Conductores

Todo conductor debe poseer suficiente resistencia mecánica para soportar, sin romperse o deformarse permanentemente los esfuerzos aplicados al mismo, en la explotación (servicio) normal, y aun en las condiciones anormales, pero previsibles en el diseño. La construcción física de los conductores deriva principalmente de la

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esencia de las necesidades mecánicas mínimas para la operación segura, ante las eventualidades y operación normal.En el caso de las líneas de transmisión aéreas, los esfuerzos mecánicos normales son: el peso del conductor y el hielo escarcha o nieve, que pudiese depositarse en zonas frías, el efecto del viento a una velocidad límite, etc. Por otra parte, los esfuerzos anormales comprenden: la presión de escaleras apoyadas contra las líneas, la suspensión de personal en la misma, el esfuerzo por huracanes, la presión de árboles o ramaje, la tensión debida a movilidad de los apoyos, con motivo a la ruptura de dos o más cables o la caída 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 características de un conductor, tanto más cuanto que el peso del mismo es uno de los motivos de esfuerzo, y al crecer la resistencia mecánica, crece también el peso. Para líneas aéreas sostenidas entre apoyos distantes, se ha tomado como base el valor del “claro” para definir cuáles son las secciones de metal que llenan el requisito mecánico. Con dichos valores se ha formado la tabla que sigue fundada en la técnica norteamericana y la C.N.E.

Tabla 2. Calibres Mínimos en Milímetros cuadrados según la Distancia entre Apoyos

Material 30 m 45m 60m 90m

Cobre Estirado en Frio 8 13 21 33

Cobre Recocido 13 21 42 No

Aluminio Duro 42 53

Aluminio Reforzado 13 21

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

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

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VI. ANAILISIS ECONOMICO.

CONDUSCTORE AAC

Descripcion Conductores de Aluminio 1350 H16, Cableado Concentrico

UsosEn líneas de Transmicion de alta tensión, como conductor

de cables protegidos CAPI.

Norma de Fabricacion

NTP 370.258.ASTMB231

Calibre 16mm2 – 500mm2

CONDUSCTORE AAAC

DescripcionConductores de Aleacion de Aluminio 6201 T81, Cableado

Concentrico

UsosEn líneas aéreas de transmisión en alta tensión, como

portante de los cables autosoportados para distribución en baja tension


a) NTP 370.258b) IEC 61089

c) ASTM B399

Calibre 16mm2 – 400mm2

CONDUSCTORE ACSR

DescripcionConductores de Aluminio 1350 H16, reforzado con una alma

de acero colocada en la parte centarl del condcutor.

UsosEn líneas aéreas de transmisión de energía en media y alta

tensión.


a) NTP 370.258b) ASTM B232

Calibre16mm2 – 500mm2

6AWG – 1131MCM

VII. CONCLUCIONES.

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Con el presente trabajo realizado sobre líneas de transmisión, primero que nada, comprendí lo que es construir tu propio conocimiento, ya que al estar leyendo de varias fuentes el tema, formas tu propio concepto para así, comprender mejor; ya sea una palabra o una fórmula que sería desde mi punto de vista, lo más óptimo.

En los antecedentes de las líneas de transmisión, me di una idea de donde provienen éstas. La inquietud de los hombres para comunicarse, lo que se pensaba en esa época, como se iban mejorando las técnicas, así como la comercialización. Un dato importante que me llamó la atención, fue que Heaviside dejó la escuela a los 16 años, y aprendió el código Morse, redujo las ecuaciones de Maxwell a solo 2. Algo que me inquieta, más que la forma en que realizó esta hazaña es lo que motivó a que hiciera todo lo que hizo. A veces lo importante no es saber sino querer.

Para finalizar el capítulo en el trabajo, traté de abarcar desde mi perspectiva lo más 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.

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http://www.monografias.com/trabajos901/debate-multicultural-etnia-clase-nacion/debate-multicultural-etnia-clase-nacion.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/fintrabajo/fintrabajo.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/sumato/sumato.shtml#SOLUCION

http://www.monografias.com/trabajos12/eticaplic/eticaplic.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/artcomu/artcomu.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/deficitsuperavit/deficitsuperavit.shtml

http://www.monografias.com/trabajos/comercializa/comercializa.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/juti/juti.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/teca/teca.shtml

http://www.monografias.com/trabajos10/formulac/formulac.shtml#FUNC

http://www.monografias.com/trabajos/epistemologia2/epistemologia2.shtml

http://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtml



1. ¿Qué es un conductor eléctrico?

Consiste de un cuerpo o un medio adecuado, utilizado como portador de corriente eléctrica. El material que forma un conductor eléctrico es cualquier sustancia que puede conducir una corriente eléctrica 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 comúnmente utilizados para conducir corriente eléctrica son en orden de importancia: cobre, aluminio, aleaciones de cobre,Hierro, acero.

2. ¿Qué es un conductor ACSR para líneas de transmisión?

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 útil para el diseño de las líneas con vanos muy largos.

3. ¿Qué es aleación 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 corrosión como el aluminio puro, que forma en su superficie una capa de óxido de aluminio (alúmina). 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 qué es importante el estudio de los conductores en líneas de transmisión?

El estudio de los conductores en líneas de transmisión es muy importante ya que tenemos varios efectos como el efecto corana, temperaturas ambientales, climas, vientos, lluvias, caída de tensión, por el tipo de volteje y potencia transmitida, hacen que se haga un estudio para selección el tipo adecuado de conductor para la línea de transmisión.

5. ¿Qué tipos de conductores existen en líneas de transmisión?




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

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http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_de_materiales

http://es.wikipedia.org/wiki/Dureza

http://es.wikipedia.org/wiki/Al%C3%BAmina

http://es.wikipedia.org/wiki/Acero

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Aleaci%C3%B3n_ligera&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Silicio

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnesio

http://es.wikipedia.org/wiki/Manganeso

http://es.wikipedia.org/wiki/Zinc

http://es.wikipedia.org/wiki/Cobre

http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio

http://es.wikipedia.org/wiki/Aleaci%C3%B3n



6. ¿Cuáles son las características físicas y mecánicas del conductor?

Todo conductor debe poseer suficiente resistencia mecánica para soportar, sin romperse o deformarse permanentemente los esfuerzos aplicados al mismo, en la explotación (servicio) normal, y aun en las condiciones anormales, pero previsibles en el diseño. La construcción física de los conductores deriva principalmente de la esencia de las necesidades mecánicas mínimas para la operación segura, ante las eventualidades y operación normal.

7. ¿cuál es el criterio de selección conductor eléctrico?

El conductor es el componente que justifica la existencia de la línea, en rigor toda la obra se hace para sostenerlo, y entonces es válida la afirmación de que su elección acertada es la decisión más importante en la fase de proyecto de una línea.

La razón de la elección es variable con los parámetros de la línea, en particular la tensión, la energía a transportar, etc. debiendo tenerse presente que de la correcta elección depende el costo incremental de la energía que la línea transmite.

8 ¿Cual es mejor conductor por sus características?

El conductor de mejor calidad por sus características el ACSR

9 ¿especifique el conductor AAC?

Estos conductores estas compuestos de hilos de aluminio puro 1350-H19 y son utilizados en líneas de transmision se utilizan en tramos o vanos cortos, debido a que tiene una baja resistencia a tracción mecánica.

10 ¿En el Perú que conductores se usa más y por qué?




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IX. BIBLIOGRAFIA.

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Conductores electricos para lineas de transmision

Technology

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