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ACCC. INTRODUCCION

El cable ACCC (conductor de aluminio con alma de composite) se alinea con los principios de la sostenibilidad y la reducción del impacto ambiental en el sector energético por los siguientes motivos:

1. Reducción de Pérdidas de Energía (y por tanto, de Emisiones Indirectas):

  • Mayor Eficiencia de Transmisión: La capacidad del cable ACCC para operar a temperaturas más altas permite transportar una mayor cantidad de energía con la misma sección transversal o incluso una menor en comparación con los cables convencionales (ACSR). Esto reduce las pérdidas de energía por efecto Joule (calentamiento del cable debido a la resistencia eléctrica) en la línea de transmisión.
  • Menor Necesidad de Generación Adicional: Al reducir las pérdidas en la transmisión, se necesita generar menos energía en las centrales eléctricas para cubrir la misma demanda en el punto de consumo. Esto se traduce directamente en una disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero (CO2, NOx, SO2, partículas, etc.) asociadas a la generación de energía, especialmente si esta proviene de fuentes fósiles.

2. Mayor Capacidad de Transmisión en Infraestructura Existente (Evitando Nueva Construcción y su Impacto):

  • Optimización de la Red Existente: El cable ACCC permite aumentar significativamente la capacidad de transmisión de las líneas eléctricas existentes sin necesidad de construir nuevas torres o ampliar los derechos de vía. Esto evita el impacto ambiental asociado a la construcción de nuevas infraestructuras, que incluye:
    • Alteración del paisaje y del hábitat: La construcción de nuevas líneas implica la tala de vegetación, la fragmentación de ecosistemas y la alteración de corredores ecológicos.
    • Emisiones de gases de efecto invernadero: La fabricación de materiales de construcción (acero, hormigón, etc.), el transporte de equipos y materiales, y la propia construcción generan emisiones significativas.
    • Consumo de recursos naturales: La construcción requiere el uso de grandes cantidades de recursos naturales.
  • Menor Impacto Visual: Al evitar la construcción de nuevas líneas, se reduce el impacto visual en el paisaje.

3. Facilitación de la Integración de Energías Renovables:

  • Transporte Eficiente de Energía Limpia: Las fuentes de energía renovable (solar, eólica, hidroeléctrica) a menudo se encuentran ubicadas en zonas remotas, lejos de los centros de consumo. La mayor capacidad de transmisión del cable ACCC permite transportar eficientemente la energía limpia generada en estas áreas hacia los centros de demanda, minimizando las pérdidas en el camino y maximizando el aprovechamiento de estas fuentes de energía con bajas o nulas emisiones directas.
  • Reducción de la Necesidad de Almacenamiento Local: Una red de transmisión más robusta y con mayor capacidad, facilitada por el cable ACCC, puede reducir la necesidad de costosas y potencialmente impactantes soluciones de almacenamiento de energía a nivel local.

4. Mayor Resiliencia y Menor Mantenimiento (Impacto Ambiental a Largo Plazo):

  • Menor Expansión Térmica: La menor expansión térmica del cable ACCC reduce la tensión mecánica sobre las torres y los aisladores, lo que puede prolongar la vida útil de la infraestructura y disminuir la necesidad de mantenimiento y reemplazo de componentes.
  • Mayor Resistencia a la Corrosión: El núcleo de material compuesto es inherentemente resistente a la corrosión, a diferencia del acero en los cables convencionales. Esto reduce la necesidad de tratamientos anticorrosivos y el riesgo de fallos prematuros del cable, disminuyendo el impacto ambiental asociado a la fabricación y eliminación de repuestos.

ALEACIONES ALUMINIO MAGNESIO SILICIO FAMILIA 6000

Las aleaciones 6101 y 6201 son utilizadas principalmente en la fabricación de conductores eléctricos aéreos debido a sus propiedades mecánicas y eléctricas equilibradas. Estas aleaciones son de la serie 6xxx, compuestas principalmente por aluminio con magnesio y silicio, lo que les otorga buena resistencia mecánica, conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión.


Aleación 6101

  • Composición típica:
    • Aluminio (Al): 98% o más
    • Magnesio (Mg): 0.35 - 0.8%
    • Silicio (Si): 0.3 - 0.7%
  • Normas aplicables:
    • EN 50183: Conductores para lineas eléctricas aéreas.
  • Aplicaciones:
    • Usado para conductores de líneas de transmisión de energía y distribución aérea, donde se requiere buena conductividad (aproximadamente 52-56% IACS).
    • Conductores tipo AAC (All Aluminum Conductor) y AAAC (All Aluminum Alloy Conductor).

Aleación 6201

  • Composición típica:
    • Aluminio (Al): 97-98%
    • Magnesio (Mg): 0.6 - 0.9%
    • Silicio (Si): 0.5 - 0.9%
  • Normas aplicables:
    • ASTM B399: Especificaciones para conductores AAAC con aleación 6201.
    • EN 50182: Normas europeas para conductores desnudos de aluminio.
  • Aplicaciones:
    • Adecuado para conductores AAAC, con una resistencia mecánica superior a la 6101 y buena conductividad (aproximadamente 50% IACS).
    • Se utiliza en redes de media y alta tensión y es preferido en áreas donde la resistencia a la corrosión es crítica.

Alloy

%Si

%Fe

%Cu

%Mn

%Mg

%Cr

%Zn

%B

%Ga

%Ti+V

%Al min

AA 6101

0.3 a 0.7

0.5

0.1

0.03

0.35 to 0.8

0.03

0.1

0.06

-

0.003

98.0

AA 6201

0.5 a 0.9

0.5

0.1

0.03

0.6 to 0.9

0.03

0.1

0.06

-

0.003

98.0

Conductor de Aleación 6101 y 6201

  • Resistencia mecánica:
    • 6101: Resistencia superior a la del aluminio puro, ideal para soportar esfuerzos mecánicos moderados.
    • 6201: Resistencia aún mayor que la 6101, útil para entornos de alta tensión o líneas largas donde se necesita mayor resistencia estructural.
  • Durabilidad estructural:
    Las aleaciones tienen mejor resistencia a la fatiga y son menos propensas a la deformación bajo carga mecánica, lo que aumenta su vida útil en instalaciones aéreas.
  • Estabilidad térmica:
    Mejor comportamiento frente a la expansión térmica, reduciendo el riesgo de alargamiento en líneas de transmisión a altas temperaturas.
  • Aplicaciones en ambientes adversos:
    Las aleaciones, especialmente la 6201, son más resistentes en entornos de alta tensión, cargas mecánicas elevadas y condiciones climáticas adversas.

 Comparación y utilidad

  • 6101 es preferida para conductores donde la conductividad eléctrica es la prioridad.
  • 6201 se usa donde es necesaria una mayor resistencia mecánica sin sacrificar demasiado la conductividad.
    Ambas aleaciones permiten una operación confiable en entornos expuestos, reduciendo el peso de las líneas de transmisión en comparación con el cobre.

Propiedad

Aluminio Puro (99,7%)

Aleación 6101

Aleación 6201

Conductividad

61-63% IACS

52-56% IACS

50% IACS

Resistencia mecánica

Baja

Media

Alta

Costo

Más bajo

Moderado

Moderado

Peso

Ligero

Ligero

Ligero

Resistencia a la corrosión

Alta

Alta

Alta

Aplicaciones

Baja tensión y redes urbanas

Media tensión, líneas aéreas

Alta tensión, líneas de gran extensión

LA TRANSFORMACION DEL ALUMINIO

COLADA CONTINUA. LAMINADO

El compromiso entre la carga de rotura y la resistencia eléctrica se puede conseguir en línea durante el laminado en la colada continua.

Variando las condiciones de temperatura en el proceso de laminado en continuo se consigue variar la carga de rotura del alambrón fabricado. El endurecimiento se produce cuando la deformación tiene lugar debajo de la temperatura de recristalización del material deformado. A este endurecimiento se le llama “acritud”.



TREFILADO

C
omo durante el trefilado la deformación se da siempre por debajo de esta temperatura de recristalización el incremento de resistencia a la rotura es elevado debido a este fenómeno. 

Si el alambrón de entrada a diámetro 9,5 mm tiene entre 10,2 a 11,7 kg/mm2 a la entrada del trefilado , después se obtienen  valores que van desde 16 a 20 Kg/mm2, depende de la reducción de sección que se aplique, es decir el diámetro final obtenido. Así podemos tener en cuenta que la carga de rotura se incrementará con respecto al alambrón de entrada a la áquina, entre 6 a 8 Kg/mm2 en la operación de trefilado.

Como resultado se obtiene una resistencia a la rotura que es consecuencia de la composición química del aluminio y del grado de impurezas que contiene , de la deformación durante el laminado en caliente y de la deformación durante el trefilado en frío.


LA TRANSFORMACION

Por lo general el incremento de carga de rotura genera un aumento de la resistencia eléctrica del material. Esta variación de carga de rotura y resistencia eléctrica en el aluminio se puede producir también si se modifica la composición química. 

Por ejemplo; 

  • El incremento del contenido de %Fe produce el efecto de endurecimiento al igual que deformando por debajo de la temperatura de recristalización que también aumenta la resistencia mecánica, sin añadir mas impurezas al metal base.
  • El incremento de %Si produce una disminución de la conductividad del alambrón resultante.
  • El Ti y V son elementos considerados "veneno" para la ductilidad del aluminio en los procesos posteriores.

De otra forma si se persigue el efecto contrario, disminuir la resistencia a la rotura para facilitar la deformación posterior,  mediante el tratamiento térmico después del laminado en caliente ó del trefilado , es posible  disminuir la resistencia eléctrica, bajar la carga de rotura del material e incrementar el alargamiento antes de la rotura.

El aluminio recocido puede alcanzar conductividades que superan 63% IACS (ya la normativa así lo exige como condición mínima) y la carga de rotura baja considerablemente a 7-7,5 kg/mm2.

Este tratamiento de recocido, posterior al trefilado se utiliza en cables aéreos cuya normativa establece condiciones de conductividad que no se pueden conseguir sin un tratamiento térmico como es el caso de los conductores aéreos auto soportados ACSS en los que el aluminio no tiene ninguna función mecánica y la tensión de tendido es soportada por el alma de acero ó composite (ACCC), con características de resistencia a la tracción especialmente fabricados para este cometido. Esto son cargas de rotura. EHS ó incluso UHS

Tanto en los conductores tradicionales ACSR como en los de alta temperatura auto-soportados, las normativas dictan valores mínimos o máximos de carga de rotura para los alambres del cable. Esto requiere hallar un equilibrio entre la carga de rotura y la resistencia eléctrica para cada diámetro de alambre y tipo de conductor, a fin de determinar el proceso de fabricación más adecuado.

CUANDO UTILIZAR ALUMINIO CALIDAD 1350 ó 1370

La normativa establece valores mínimos de carga de rotura por unidad de sección que varían en función del diámetro del aluminio final en el cable. La carga de rotura mínima exigible aumenta a medida que disminuye la sección del alambre que conforma el cable final.

De esta forma la norma UNE-EN 60889 para (LA-110) 2,00 mm establece 185 MPa (18.9 Kg/mm2) mientras que para (ACSR Pengüin) 4,77 mm baja hasta 160 MPa (16,3 Kg/mm2).

La composición química se puede ajustar como se indica a continuación, distinguiendo entre la calidad 1370 y 1350;


Denominacion

%Si max

%Fe max

%Cu max

%Mn max

%Mg max

%Cr max

%Zn max

%B max

%Ga max

%Ti+V max

%Otros

%Al min.

1370

0,04

0,15

0,001

0,003

0.01

0,002

0,003

0,003

0,015

0,003

0.002

99,7

1350

0.07

0.2

0.02

0.005

0.01

0.002

0.03

0.006

0.015

0.003

0.002

99.5



El resultado en cuanto a las características mecánicas y eléctricas es ligeramente diferente si se utiliza para fabricar conductores una u otra calidad y el coste de la materia prima también difiere bastante.

En principio el trefilado de ambas aleaciones al mismo diámetro y en las mismas condiciones de proceso será por lo general en la calidad 1370 más dúctil y dará un alambre con mayor conductividad eléctrica, menor resistencia mecánica y mayor alargamiento a la rotura.

En cables con conformado posterior al trefilado o compactados es aconsejable la utilización de aluminio 99,7% de pureza (1370). Un material inicialmente más blando y dúctil producirá menores incidencias durante la fabricación especialmente el compactado para fabricación de cables aislados donde no existe requisito de resistencia mecánica para los alambres individuales.

En cables aéreos sin embargo la resistencia eléctrica no determina el diseño del cable y el requisito de carga de rotura de los alambres individuales aconseja utilizar aluminio 99,5% calidad 1350 que proporcionará una resistencia mecánica superior, importante si queremos cumplir la norma de resistencia a la rotura en diámetros altos.

CONTINUA . . .