E3X: Tecnología que aumenta la capacidad de transmisión de líneas eléctricas

E3X es una tecnología de disipación de calor para conductores de líneas eléctricas aéreas, desarrollada por General Cable, que permite optimizar la red eléctrica al agregar más capacidad y controlar las pérdidas, lo que en última instancia resulta en una mayor sostenibilidad, fiabilidad y resiliencia con importantes ahorros operativos a largo plazo.

E3X aumenta la emisividad del conductor (mejora de la disipación de calor) y la reducción de la capacidad de absorción (minimización de la absorción de calor), obteniéndose calibres de conductores mas reducidos para una determinada capacidad de potencia, aplicable también al aumento de ampacidad de un conductor y la reducción de temperatura de funcionamiento para un conductor existente, lo que mejora la eficacia y eficiencia del sistema eléctrico.

Dos noticias en esta edición tratan sobre los contratos otorgados a General Cable Corporation para suministrar su nueva tecnología «innovadora» E3X? para conductores de aluminio de sobrecarga. Como no todas las nuevas tecnologías son iguales, WJI pidió a la empresa que explicara por qué consideran que E3X es un avance de este tipo. Por muy interesantes que sean los detalles sobre su nueva tecnología, también lo es la discusión de la compañía sobre los supuestos históricos que existen para las clasificaciones de líneas aéreas de transmisión.

Abajo, Cody Davis, Ingeniero principal de productos de cable general, Electric Utility, discute la tecnología.

WJI: ¿Qué es la tecnología E3X y qué la hace calificar como «pionera»?

Davis: E3X es un material de recubrimiento innovador con patente en trámite que proporciona características de alta emisividad y baja absorción solar, lo que permite a los conductores operar a temperaturas más bajas, maximizando la capacidad térmica de línea disponible (normal y de emergencia) al tiempo que minimiza la inversión de capital y las pérdidas eléctricas. Esto es importante porque la capacidad térmica disponible de un conductor aéreo desnudo está limitada por la baja emisividad del aluminio.

WJI: ¿Cómo se aplica E3X?

Davis: No hacemos comentarios sobre procesos patentados, pero podemos decir que el recubrimiento es tan delgado que aumenta el peso del conductor en una cantidad excesivamente pequeña, menos de 0.4%, dentro de las tolerancias de fabricación del peso del aluminio.

El recubrimiento se aplica en fábrica después del trenzado a la superficie de cualquier conductor aéreo de General Cable.

WJI: ¿Cómo afecta el E3X a la emisividad y la absorbancia?

Davis: Estas dos propiedades del material (características) son clave para la clasificación térmica de los conductores. La emisividad de un conductor aéreo cuantifica la eficiencia con la que disipa el calor a través de la radiación térmica:

Cuanto más alta es la emisividad, más calor se disipa y mayor es la potencia térmica. La absorbencia de un conductor cuantifica la cantidad de calor solar absorbido por el sol: cuanto más baja es la absorbencia, menos calor se absorbe, lo que mejora la potencia térmica. Por lo tanto, las propiedades de material ideales para un conductor aéreo son una alta emisividad y baja absorbencia. Ahora, con la tecnología E3X, estas propiedades deseables del material se pueden lograr simplemente aplicando un recubrimiento a la superficie de cualquier diseño de conductor aéreo. Los nuevos conductores con tecnología E3X ofrecen valores de emisividad y absorbancia de ingeniería de 0,9 y 0,2 respectivamente, que se utilizan en la norma IEEE 738 para calcular la temperatura actual de los conductores aéreos desnudos.

WJI: ¿Cómo se determinan actualmente los valores de emisividad y absorbancia?

Davis: La industria calcula comúnmente la relación entre corriente y temperatura de los conductores aéreos desnudos utilizando un valor de emisividad y absorbancia derivado de curvas desarrolladas en los años 50 y 60 para su uso en líneas de baja temperatura (inferiores a 100°C) y basadas en datos regionales. La creencia predominante en la industria durante esa época fue que un nuevo conductor con baja emisividad y baja absorbancia tendría una calificación de línea similar a un conductor envejecido con alta emisividad y alta absorbencia.

A las temperaturas de funcionamiento tradicionales (inferiores a 100°C) durante los años 50 y 60, este rango en diferentes valores no tuvo casi ningún impacto en la clasificación de la línea. Por lo tanto, no es infrecuente que los valores de los parámetros ambientales utilizados hoy en día en los cálculos de la clasificación térmica sean sobreestimados y el efecto de la emisividad en las clasificaciones de la línea se asume insignificante porque se supone que la absorbencia es similar.

WJI: ¿Cómo reduce la tecnología E3X el riesgo de rendimiento en las calificaciones de la línea?

Davis: El riesgo de suposiciones incorrectas para las clasificaciones aéreas de las líneas de transmisión ha sido magnificado por el aumento de las temperaturas de las líneas de transmisión que se están construyendo hoy en día. Con los diseños de línea de alta temperatura más nuevos, el error de temperatura por el uso de valores de alta emisividad supuestamente altos puede exceder los 100°C, más que suficiente para causar un exceso de caída, daño al conductor o incluso un fallo repentino de la línea de una trayectoria de transmisión valiosa en un momento en que es más necesario. La tecnología E3X ofrece valores de emisividad y absorbancia «fijos» diseñados por ingeniería en lugar de lo que anteriormente había sido una «variable» significativa en la clasificación de la línea, reduciendo así una fuente de riesgo al calcular la capacidad térmica óptima de una línea de transmisión.

WJI: ¿Estarán las empresas de servicios públicos dispuestas a invertir en esta tecnología?

Davis: Sí, cuando entienden sus ventajas. Las temperaturas máximas de diseño para las líneas aéreas de transmisión desnudas de aluminio han aumentado sustancialmente durante las últimas décadas para permitir una mayor capacidad térmica. Sabemos que tener datos exactos sobre las propiedades mecánicas, eléctricas, de material y de parámetros ambientales de un conductor es crítico para maximizar el rendimiento de un conductor.

capacidad térmica de línea disponible (normal y de emergencia) minimizando la inversión de capital y las pérdidas eléctricas. La tecnología E3X permite a las empresas de servicios públicos optimizar la red eléctrica añadiendo más potencia y controlando las pérdidas con un ahorro significativo en costes y operaciones a largo plazo. Esto, a su vez, mejorará el rendimiento a largo plazo de la red para suministrar energía segura, limpia, fiable y rentable para las generaciones venideras.

WJI: ¿Cómo se comprobó la eficacia del E3X?

Davis: Sabemos que E3X es un rompedor de tierra no sólo por la evaluación exhaustiva de General Cable, sino también por los resultados de las pruebas realizadas durante cuatro años por un equipo dirigido por General Cable de socios expertos en desarrollo, laboratorios de pruebas independientes que incluían Kinectrics y Oak Ridge National Laboratory, y empresas de servicios públicos, que tienen un enfoque inherente en la eficiencia y fiabilidad energética.

El recubrimiento ha sido probado con los protocolos más estrictos por encima de lo que se requiere para un conductor aéreo estándar, y ha sido evaluado mediante una validación extensiva en ensayos de campo. Y sí, podemos verificar que es innovador.

WJI: ¿Podría este recubrimiento con el tiempo perder su eficacia?

Davis: General Cable desarrolló el revestimiento E3X para que fuera tan duradero como el conductor mismo: 50 años y más. Nuestras pruebas de rendimiento no muestran una reducción del rendimiento después de 10.000 horas en la prueba meteorológica. Las pruebas mecánicas secuenciales (rodillo compactador de poleas, vibración eólica, galopaje y ciclo de tensión) no demostraron ningún cambio visible en el revestimiento. Pruebas adicionales de calor y humedad, exposición a la sal o lluvia ácida tampoco muestran susceptibilidad.

Las pruebas han revelado que el recubrimiento E3X no se ve afectado por la expansión y contracción térmica del aluminio. El recubrimiento es flexible y está fuertemente adherido al aluminio subyacente, demostrando que no hay escamas, daños o remoción del recubrimiento después de 500 ciclos de corriente según ANSI C119.4.

WJI: ¿Cuán rentable es el revestimiento?

Davis: Aunque los costos iniciales de un conductor recubierto con E3X pueden ser sólo un poco más altos, los costos generales del proyecto de la línea de transmisión asociados con el diseño de un sistema con tecnología E3X son significativamente más bajos que los de un conductor sin él.

E3X ofrece un período de amortización convincente, inferior a dos años en promedio para la inversión incremental.

WJI: ¿Podría aplicarse esta tecnología a las líneas de transmisión existentes?

Davis: En este momento, General Cable sólo está suministrando la tecnología E3X para los conductores de transmisión y distribución de aluminio desnudo de nueva fabricación. Se está desarrollando la tecnología para recubrir las líneas de transmisión existentes. Por favor, permanezcan atentos.

Fuente: cdn.generalcable.com