Conductores ACSR para lineas aereas de media y alta tension: construccion, propiedades y criterios de seleccion

El conductor ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced, o conductor de aluminio con refuerzo de acero) es el tipo de conductor mas utilizado en las lineas aereas de media y alta tension de Argentina y del mundo. Su combinacion de alta conductividad electrica (provista por los alambres exteriores de aluminio puro) y alta resistencia mecanica (provista por el alma de acero galvanizado en el centro) lo convierte en la solucion optima para los vanos tipicos de las lineas de distribucion y transmision, donde la resistencia mecanica del conductor es el factor limitante del vano maximo. Conocer en detalle las caracteristicas de los conductores ACSR es una competencia esencial para los ingenieros y tecnicos que proyectan y mantienen lineas aereas en Argentina.

La construccion del conductor ACSR consiste en un alma central de uno o varios alambres de acero galvanizado de alta resistencia mecanica, rodeados por capas concentricias de alambres de aluminio cableados en sentidos alternos. La cantidad de alambres en cada capa, el diametro de cada alambre y la relacion entre el area de aluminio y el area de acero (relacion Al/Fe) son los parametros de construccion que determinan las propiedades electricas y mecanicas del conductor. Las denominaciones comerciales de los conductores ACSR siguen distintas convenciones segun el pais y el fabricante: en Argentina es comun la denominacion por la seccion total de aluminio en mm2 seguida de la seccion del alma de acero (por ejemplo, ACSR 150/25 indica 150 mm2 de aluminio y 25 mm2 de acero).

La norma IRAM 2074 establece los requisitos para los conductores ACSR utilizados en Argentina, incluyendo las especificaciones de los alambres de aluminio y acero, las dimensiones del conductor acabado, la resistencia electrica a 20 grados C, la carga de rotura a traccion y los ensayos de verificacion. Los alambres de aluminio deben ser de aluminio electrico de alta conductividad (tipo 1350 con conductividad minima de 61% IACS) y los alambres de acero deben ser de acero galvanizado en caliente con las caracteristicas de resistencia y ductilidad especificadas. La verificacion de conformidad de los conductores con IRAM 2074 mediante certificados de ensayo de laboratorio acreditado es un requisito que las distribuidoras y los proyectos de obras publicas exigen sistematicamente.

La resistencia electrica del conductor ACSR a la temperatura de operacion es el parametro que determina las perdidas por efecto Joule y la capacidad de corriente del conductor. La resistencia del conductor aumenta con la temperatura segun el coeficiente de temperatura del aluminio (0,0403 por grado C). A la temperatura maxima de operacion del conductor (generalmente 75 grados C para conductores desnudos en lineas de distribucion) la resistencia es aproximadamente 1,23 veces mayor que a 20 grados C. La capacidad de corriente del conductor se determina por el balance entre el calor generado (I^2 * R) y el calor disipado al ambiente por conveccion y radiacion. Las tablas de capacidad de corriente de los conductores ACSR en la norma IRAM 2074 estan calculadas para condiciones de referencia especificas (temperatura ambiente, velocidad de viento, radiacion solar) que pueden requerir factores de correccion en condiciones reales.

La carga de rotura a traccion (UTS, Ultimate Tensile Strength) del conductor ACSR es el parametro que determina el vano maximo posible para una flecha dada. La carga de rotura es la suma de las contribuciones del alma de acero y de los alambres de aluminio a la resistencia a traccion total. Sin embargo, la distribucion de la carga entre acero y aluminio no es uniforme a lo largo del ciclo de carga: a bajas tensiones de tendido, el aluminio y el acero comparten la carga; a tensiones elevadas, los alambres de aluminio pueden alcanzar su limite elastico y el acero queda como unico soporte de la carga adicional. Este comportamiento bilineal del diagrama carga-deformacion del ACSR tiene implicancias importantes para el calculo de la flecha en diferentes condiciones de temperatura y carga.

El comportamiento del conductor ACSR ante la vibracion eolica es un aspecto mecanico critico que influye sobre su vida util. Los alambres del conductor mas expuestos a los esfuerzos de flexion alternada son los de la capa exterior en los puntos de sujecion (bordes de las grapas). La fatiga de los alambres por vibracion puede producir roturas individuales que no son visibles en la inspeccion visual desde tierra pero que debilitan progresivamente el conductor hasta que el numero de alambres rotos es suficiente para reducir la carga de rotura por debajo del nivel de seguridad requerido. El uso de amortiguadores de vibracion, la correcta seleccion del tipo de grapa y la limitacion de la longitud de los vanos son las medidas preventivas mas efectivas para extender la vida util de los conductores ACSR en servicio.

La corrosion del alma de acero es el principal mecanismo de degradacion de los conductores ACSR en ambientes maritimos, industriales y de alta humedad. El galvanizado del acero protege el alma de la corrosion durante un numero de anos que depende del espesor del recubrimiento de zinc y de la agresividad del ambiente. La norma establece tres clases de galvanizado (A, B y C) con espesores crecientes para condiciones de servicio creciente agresividad. Cuando el zinc se consume por corrosion, el acero queda expuesto y su oxidacion reduce la seccion resistente del alma, lo que disminuye la carga de rotura total del conductor. La inspeccion periodica de los conductores en servicio, incluyendo la extraccion y examen de muestras en los puntos de mayor exposicion, es la unica manera de evaluar el estado real del conductor y anticipar la necesidad de su reemplazo.

La seleccion del conductor ACSR para una nueva linea debe considerar simultariamente el criterio termico (capacidad de corriente suficiente para la demanda maxima prevista, con su crecimiento futuro), el criterio de caida de tension (resistencia electrica del conductor compatible con la caida de tension maxima admisible) y el criterio mecanico (carga de rotura suficiente para los vanos, condiciones climaticas y cargas de diseno del proyecto). En muchos casos, el criterio mecanico lleva a seleccionar conductores de mayor resistencia al crecimiento (mayor relacion Fe/Al) que lo que el criterio termico y electrico requeririan, lo que resulta en perdidas electricas mas altas. El balance entre estos criterios es el nucleo del diseno de la linea aerea.

Las secciones de conductor ACSR normalizadas en Argentina para lineas de distribucion de media tension van desde 16 mm2 de aluminio (para derivaciones de pequena longitud) hasta 240 mm2 de aluminio (para ramales de distribucion de alta capacidad). Las secciones mas utilizadas en el rediseno de redes urbanas de media tension son el ACSR 70/11,7 y el ACSR 120/19, que ofrecen un buen balance entre capacidad de corriente, resistencia mecanica y costo. En lineas de transmision de alta tension, las secciones van hasta 400 mm2 o mas, y se utilizan configuraciones con dos o cuatro conductores por fase (haz de conductores) para reducir el efecto corona y aumentar la capacidad de transmision por encima de los limites de un solo conductor.

IDEALCO puede suministrar conductores ACSR en las secciones normalizadas mas utilizadas en las lineas de distribucion de media tension de Argentina, con la documentacion de conformidad con la norma IRAM 2074 que las distribuidoras y proyectos de obras publicas requieren. La disponibilidad de stock de los conductores de mayor demanda, combinada con la capacidad de entregar en los plazos requeridos por las obras, es el valor logistico central que un distribuidor de materiales para lineas aereas debe ofrecer. IDEALCO combina este valor logistico con el asesoramiento tecnico en la seleccion del conductor adecuado para cada proyecto, considerando los requisitos tecnicos del proyecto y las especificaciones de la distribuidora local.