Flecha térmica de las líneas de transmisión. La magnitud de la flecha térmica depende de varios factores, como la distancia entre las torres o postes, el peso del conductor y la temperatura, tanto la temperatura ambiente como el calor de la línea, que es la función de la carga en la línea. Los hundimientos no deberían ser un problema, ya que existen fórmulas definidas para calcular los hundimientos, así como reglas sobre el espacio libre requerido para el suelo o la vegetación. Sin embargo, la pérdida de líneas de transmisión debido a cortocircuitos causados por el contacto de las líneas con árboles puede ser una de las principales razones por las que los apagones se dan en cascada. Si el sistema ya está estresado, perder una línea provoca sobrecargas en las líneas restantes. Las líneas sobrecargadas se calientan y se flechan más, tal vez más allá de las clasificaciones de emergencia o el corte de árboles no se haya mantenido, lo que aumenta el riesgo de contacto de árbol a línea y se perderán más líneas. Sucede rápido, como una cascada, como fue el caso del apagón en el oeste de Norteamérica en 1996, el apagón en el noreste de 2003, el apagón de Italia en 2003 y muchos otros apagones.
Los apagones grandes son raros, pero el contacto de árbol a línea es una de las razones más comunes para los cortes de energía, que pueden ir desde eventos de corta duración hasta catastróficos con pérdida de vidas y daños en los miles de millones de dólares. Por ejemplo, los incendios forestales de California en 2017 costaron la vida a 2 bomberos y 45 civiles. Más de 9000 estructuras fueron destruidas. El costo de los incendios se ha estimado en más de $ 15 B.
En junio de este año (2018), CAL FIRE (Departamento de Silvicultura y Protección contra Incendios de California) presentó a sus investigadores la determinación de las causas de 12 de los 2017 Incendios Forestales del Norte de California. En casi todos los casos, los incendios fueron causados por árboles o partes de árboles que cayeron en líneas eléctricas. Recientemente (octubre de 2018), CAL FIRE determinó que el incendio en cascada en el condado de Yuba hace un año fue causado por “caídas de las líneas eléctricas que entran en contacto durante los fuertes vientos”.
Si bien puede ser imposible eliminar todos los riesgos para los contactos de árbol a línea, a menos que se esté “haciendo una puesta a tierra” del sistema, hay muchas formas de mitigar los riesgos para que ocurra. Se mejoró la inspección y el recorte de árboles. Otras formas son instalar cámaras, estaciones meteorológicas, fusibles limitadores de corriente y dispositivos de detección de conductores caídos. Todos pretenden capturar datos en tiempo real y responder más rápido. El endurecimiento del sistema, por medio de postes resistentes al fuego y conductores aislados, ciertamente ayuda, pero es costoso desde el principio.
Una solución mejor podría ser usar conductores de alto rendimiento, que no se flechan tanto como el conductor principal, ACSR (aluminio-conductor-acero reforzado). El conductor ACSR, introducido en 1907, es, desde la década de 1920, el conductor más utilizado para las líneas de transmisión. Tiene un núcleo de acero para transportar las hebras de aluminio, que conducen la corriente, y por lo tanto la energía eléctrica.
Reemplazar el núcleo de acero del conductor con un núcleo compuesto de fibra de carbono hace una gran diferencia. El conductor de alto rendimiento más utilizado, el conductor ACCC® (conductor de aluminio compuesto) tiene un núcleo híbrido de fibra de carbono y un perfil trapezoidal para las hebras de aluminio, lo que permite casi un 28% más de aluminio sin ningún diámetro o penalización de peso. Básicamente, duplica la “ampacidad”, la capacidad de transferencia de energía, mientras que al mismo tiempo reduce las pérdidas de línea en un 25-40%. La expansión térmica es de aproximadamente 1/10 en comparación con un conductor ACSR.
La resistencia también puede ser ayudada por los conductores de alto rendimiento más fuertes. Gracias a la resistencia del núcleo compuesto de fibra de carbono, el conductor ACCC puede soportar más esfuerzo físico debido a las fuerzas mecánicas y al viento. Fue ilustrado en 2013, cuando un tanque de petróleo, recogido por los vientos intensos de un tornado EF-5, chocó contra un monopolo de acero de una línea de transmisión de 138 kV en Oklahoma. El palo estaba doblado a un ángulo de 45 grados. El choque mecánico rompió los hilos de aluminio del conductor, pero el núcleo compuesto evitó que el monopolo golpeara el suelo y permitió una reparación rápida.
Probablemente, el mayor beneficio de un conductor de alto rendimiento es la “ampacidad” mucho más alta. La capacidad de mover aproximadamente el doble de la potencia al reconductor de una línea de transmisión que utiliza torres o postes existentes aumenta la resistencia de todo el sistema. En noviembre de 2015, AEP (American Electric Power) completó la reconduccion de dos líneas de transmisión de 345 kV, utilizando un conductor ACCC, en el Bajo Valle del Río Grande, Texas. En total 240 millas de conductor, se realizó utilizando las torres existentes y el derecho de paso, ¡mientras estaba en estado energizado! Para este proyecto, AEP recibió el Premio Edison EEE (Edison Electric
Institute) 2016. El sistema de transmisión es la columna vertebral del sistema eléctrico. Está diseñado para ser
redundante. La confiabilidad se establece alta con el requisito de criterios N-1-1 de NERC (North American Electric Reliability Corporation). N-1 es hacer que el sistema “sobreviva” a la pérdida de una unidad de generación principal o una línea de transmisión importante. N-1-1 es la capacidad de soportar una pérdida consecutiva. La expansión de la caja de herramientas de soluciones para hacer que el sistema sea aún más robusto y resistente, utilizando ACCC u otros conductores de alto rendimiento, será de gran ayuda.
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