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CONDUCTORES Las arterias del sistema eléctrico

Los conductores eléctricos nunca han dejado de evolucionar. En la actualidad, su importancia ha traído como consecuencia una de las industrias más importantes del mundo. Son el sistema circulatorio de los tendidos eléctricos de todo el orbe.

Por Antonio Nieto / Christopher García.

La revolución de las industrias y el crecimiento económico mundial le deben mucho a la invención del conductor eléctrico. Sin él ¿cómo se transmitiría la energía? ¿Viviríamos bajo la transmisión inalámbrica de Tesla?

Pero no es así. El actual modelo de conducción ha prevalecido hasta estos tiempos, en los que las empresas han diversificado su manera de hacer conductores. Sin embargo, el comienzo de este camino se ubica casi a la mitad del siglo XVIII, cuando el londinense Stephen Gray, un tintorero de Canterbury, había descubierto su fascinación por las chispas eléctricas que salían de la seda al ser frotada; Stephen Gray también era científico.

Tras un evento desafortunado, que lo obligó a abandonar sus actividades como tintorero, se tornó de lleno a sus experimentos eléctricos. Construyó una montura de madera de la cual colgaban dos columpios pendidos de cuerdas de seda. Frente a esto, había colocado un generador de electricidad estática –inventado un siglo antes–. Colocó a un niño tumbado en los dos columpios y una charola llena de pedazos pequeños de oro.

Lo que pasó después fue asombroso. Al generar electricidad, las virutas de oro comenzaron a saltar. Este hecho representó para Gray el principio de la conducción. Decía que la electricidad podía transportarse de la máquina al niño a través de sus manos; pero también se dio cuenta de que las cuerdas no podían transportarla. ¿Significaba que aquel asombroso fluido eléctrico podía trasladarse a través de algunas cosas, pero no a través de otras? Gray sentenció que existían los aislantes y los conductores. Los primeros no permitían el flujo de la energía eléctrica (como la seda) y los conductores permitían que fluyera la electricidad (como el cuerpo del niño y el oro). Este principio prevalece hasta estos tiempos.

Stephen Gray también logró, luego de varios experimentos, transportar energía eléctrica mediante un hilo de casi 300 metros. Así comenzó la historia.

00a0004050Nicola Tesla, padre del sistema eléctrico
Foto tomada de flickr.com/photos/vercettisworld

Luego vinieron las revoluciones industriales y, desde luego, la aparición del conspicuo y excéntrico Nicola Tesla, a quien se le atribuye la creación de la industria eléctrica. La forma de conducir energía ha evolucionado hasta los tiempos modernos.

Realidad nacional

La historia de los conductores en México data de poco más de medio siglo, con la empresa Conductores Eléctricos, hoy Condumex. Ese camino ha sido emprendido casi desde su inicio por el que hoy es un especialista en la materia; se trata del ingeniero Rafael Torres.

El también experto en normatividad de cableado eléctrico narra la historia de este ramo en México: “Condumex empezó en 1956 haciendo conductores eléctricos con el apoyo de dos empresas extranjeras que pretendían hacer ellas solas los conductores aquí; se les ayudó al formar una sociedad con ellos. Una de las empresas con las que trabajó Conductores Eléctricos en el inicio fue Anaconda Wire and Cable, una firma que trabajó en minas de cobre y de aluminio, y ha trabajado en la utilización del cobre tanto en conductores eléctricos como en plomería y perfiles de cobre. Además de formar Conductores Eléctricos, en el caso de perfiles y tuberías, Anaconda Wire and Cable formó Nacobre”.

El ingeniero Torres describe que, al poco tiempo, la Pirelli General Cable se interesó también en fabricar cables en México. Estas dos empresas fueron las pioneras en la nación respecto de cables conductores.

Hoy en día se han sumado varias firmas que ha innovado en el ramo de los conductores. Sus aplicaciones son varias y su oferta por igual; sin embargo, los conductores reciben tanta atención como la que se le dio hace 300 años. Especialistas discuten cómo es visto el conductor, los límites y prejuicios del aluminio y coste del cobre como uno de los cables más usados en el orbe.

Cobre y aluminio

El cobre ha sido el conductor eléctrico por excelencia desde la invención del generador eléctrico, pues sus características de conductividad lo hacen el más adecuado. En contraste, su costo está determinado por el mercado de valores internacional, lo que lo hace caro, además de pesado. Pero no deja de ser también el mejor bajo algunas condiciones, de acuerdo con algunos especialistas.

Frente a este metal, el aluminio acapara los reflectores para los equipos de distribución eléctrica; la carga mecánica a las instalaciones es menor con este metal; los equipos fabricados son conductores de aluminio normalmente son de menor costo que los fabricados con cobre; los niveles de temperatura para cobre o aluminio en los equipos de GE son los mismos indicados por ANSI o UL.

Pero el ingeniero Torres encuentra una ventaja estratégica comercial en el caso del cobre y una desventaja respecto del aluminio. “Desde el punto de vista nacional, el cobre es preferible porque tenemos minas de cobre en Cananea, Sonora, Michoacán, y en diferentes lugares, y lo podemos aprovechar, pero no tenemos minas de aluminio. Todo el aluminio viene de fuera: lo traemos de Canadá, de Estados Unidos, de España o de otros lugares. Incluso en sexenios pasados a algún presidente se le ocurrió que entráramos en acuerdo con jamaiquinos para aprovechar su aluminio y tener una explotación conjunta, pero no se hizo nada”.

Aunque también destaca el especialista que los conductores de aluminio son mucho más ligeros, lo que permite que se pueda tener también mayor extensión de longitud sin tener postes o que sean tan gruesos y, por consiguiente, pesados. Pero tiene menor conductividad que el cobre, y, por lo tanto, presenta mayor resistencia y se requieren tamaños mayores en comparación con lo que se requeriría para uno de cobre.

En consecuencia, destaca Torres, la industria del aluminio crecerá pero va a seguir siendo en dimensiones más grandes y eso conlleva a otros problemas, porque ya no se puede tener las mismas dimensiones para aparatos más chicos o para reducir los volúmenes. El aluminio, como el cobre, tiene una gran competencia, pero todos los fabricantes están manejando los dos generalmente.

En este terreno, el especialista Alejandro Peña, gerente Técnico de General Cable, asevera que en el terreno de baja tensión, donde sólo se trabajaba con cobre, existe desconfianza y un poco de pereza mental por analizar las bondades, cualidades y las ventajas que tiene el utilizar cables de aleación de aluminio en baja tensión.

En su experiencia como promotor de los conductores de aluminio, en muchos proyectos tuvo que hacer una ardua labor de convencimiento para que se tomara en cuenta al aluminio. Según el ingeniero Peña, además de la bondades per se del material, un evento que vino a impulsar su utilización con regularidad fue el aumento en el precio del cobre entre 2006 y 2007.

Algunos contratistas, describe el especialista, “tuvieron que recurrir a la compra de aluminio por el costo diferenciado y por los contratos a precio alzado que se llevaban a cabo. Luego se dieron cuenta de que en realidad iban a ahorrar y que, además, podían seguir adelante con el proyecto”.

La aceptación ahora del aluminio como un conductor se vio más reforzada a través de ver a la marca como un tipo de cable. “Nos ocurrió como con Kleenex o las copias Xerox. Stabiloy es la marca del cable de aleación de aluminio. La marca está utilizada como descripción o definición del cable de aleación de aluminio, aunque le pongan otra marca”, explica el ingeniero Alejandro Peña.

Una vez colocado el aluminio en la escena, se ha avanzado mucho en temas de conductores. Alan Picos Whitehouse, Research and Development engineer de Dow Wire and Cable, destaca que la tendencia va enfocada en media tensión.

“En países como Estados Unidos, donde está muy consolidado, Europa que ya tiene muchas redes subterráneas, viene la optimización de hacer espesores más pequeños, y seguir con países en vías de desarrollo, como México, Brasil y Colombia, donde empieza con más claridad la demanda de cables subterráneos.

“En cuanto a cables de alta tensión, ya suena lo que es la alta tensión en corriente directa, que es un nuevo paso que estamos dando en el desarrollo de productos. Hoy en día, no existe ningún proyecto en México, pero se empieza a hablar con la interconexión de la península de Baja California al resto del sistema eléctrico nacional, y así se generan esas ideas que en Europa son una realidad desde hace muchos años. Aquí, en México, empezar a considerar la instalación de cables subterráneos o submarinos de corriente directa es una de las tendencias que existen en Estados Unidos, Europa y Asia, donde las distancias son un poco más largas que en México y Latinoamérica. Por la geografía complicada y la infraestructura, estamos atrás; sin embrago, ya se empiezan a discutir esos temas”, adelanta Alan Picos.

Pero esta transición no la considera inmediata, pues, comenta Whitehouse, es algo que se ha debatido con fabricantes, que se pasaron de 69 de media tensión a un 115 aislado, lo cual les tomó 30 años; de 115 a 230, 10. “Así que probablemente, de un 230 a un 400, o ir a una alta tensión con corriente directa, el periodo se podría acortar. El proyecto que sigue mucho en discusión y que no se ha avalado, pero sí se tomará la iniciativa y que sería en un par de años, es la interconexión. En la península queda complicado, pero podría ser dentro de la siguiente década que veremos aplicadas esas tecnologías en México”.

Además, destaca Picos Whitehouse, que el crecimiento de la energía eléctrica va directamente relacionado con el crecimiento del país. Sin la confiabilidad y la energía, las naciones no crecerán a un ritmo adecuado. En México se cuenta con la inversión de Comisión Federal para nuevas centras generadoras. El plan eléctrico es algo que el especialista observa como tangible.

Para Alan, todo ello –los planes de crecimiento del mercado eléctrico– redundará en un crecimiento nacional. “Normalmente crece más rápido este mercado que el producto interno bruto”.

Respecto a la tendencia en los conductores, Alejandro García Peña avizora que todavía hay un campo “bárbaro” para entrar con alimentadores de aleación de aluminio. Se continúa instalando una gran cantidad de cobre susceptible a convertirse en Stabiloy para no incurrir en costos mayores y tener las ventajas de instalación más fácil, de tener un cable más fácil de transportar, mover, colocar. “Realmente no ha parado la cosa. Dentro de la gama que viene a solicitud del mercado es la cuestión de los cables de aleación de aluminio para generación no convencional hasta ahora de renovables: energía solar y por otro lado la eólica, generadores de viento”, abunda el ingeniero.

También, el ingeniero Whitehouse comenta que la tendencia de la distribución influye de cierta manera en los conductores. “Para empezar, un cable en intemperie es el puro conductor. Respecto de lo subterráneo, estamos cubriendo las tendencias de que un cable que antes podía durar de 20 a 30 años, ahora dure 40 o 50, con el fin de que realmente esa inversión pueda llevarse a cabo. Si tú dices que un cable se tiene que estar desenterrando cada 20 años o que se echa a perder, haces quizás inviable entrar; entonces, nuestros desarrollos nuevos van enfocados en la durabilidad del aislamiento y, por lo tanto, en que la vida del cable se pueda extender mucho más tiempo”.

Un cable es un sistema bastante complejo; hoy en día, para los cables de media, alta y extralta tensión que están instalados en la ciudad, la calidad de la materia prima juega un papel clave, porque se menciona de aquélla que debe cumplir con niveles de limpieza extremadamente altos, donde cualquier tipo de contaminante puede causar una falla prematura en un cable. Por ello, ahora se ven tendencias de materiales cada vez más limpios, donde los niveles de exigencia son mucho más altos, de la misma forma la de la manufactura: los cables siguen estándares de calidad elevados.

Normalización en la industria

La normatividad del sector eléctrico ha tenido avances considerables a partir de la creación de organismos sólidos, como CANAME y otros institutos especializados en la industria. La adopción de normas extranjeras, particularmente la de Estados Unidos –específicamente la NEC– ha tenido que ser revisada e interpretada de tal suerte que sea aplicable en México.

El ingeniero Rafael Torres, cuyos conocimientos en normalización de conductores le han dado una posición como referente en México, dice que la normalización es la reunión de los diversos elementos que se dedican a fabricar, producir, diseñar, instalar, etcétera, algún producto; alguna idea, algún artefacto, material, una llanta, un automóvil o lo que sea.

Este especialista ha estado mucho tiempo trabajando en la normalización particularmente eléctrica, y más particularmente en la de conductores eléctricos. “En el TLC se decide hacer replanteamientos que pudieran afectar esta industria y cómo podríamos contribuir mejor entre los tres países, y ha habido algunos acuerdos buenos que han permitido que de cierta forma se siga tratando de mejorar en la región; sin embargo, se ha tratado un capítulo muy importante con Canadá y Estados Unidos para armonizar las normas en el campo eléctrico, entre otras, pero esencialmente la armonización de los conductores eléctricos; es decir que se tengan las normas de fabricación, de suerte que haya una norma que siga los mismos lineamientos para hacerse el producto en Estados Unidos, Canadá o México, y la idea era que se pudiera surtir así fácilmente. Pero cada país tiene también sus propias reglas, los propios regímenes políticos y de manejo, aunque se tengan normas muy similares”, explica el especialista.

Para el ingeniero Torres, no se puede comprar un producto en México que venga de Estados Unidos si no se somete a las pruebas, normas y condiciones de lo que se establece aquí, y viceversa pasa en Estados Unidos: no pueden comprar productos mexicanos que cumplan la norma mexicana NMXJ10; se tienen que cumplir las normas UL.

No ha sido fácil para las tres naciones. Canadá tiene la Canada Standard Association, que es la asociación de normalización canadiense; en Estados Unidos existe la ANSI, que maneja lo nacional y trabajan de manera conjunta.

En México, existe la CANAME, que maneja lo genérico de productos eléctricos, y dentro de ella está la Asociación de Fabricantes de Conductores Eléctricos; en otros están los transformadores; en otros los artefactos eléctricos; es decir, hay diferentes áreas en CANAME.

También observa el ingeniero Torres un alto grado de importancia en la actualización, revisión y trabajo conjunto: “Estamos actualizándonos con las normas internacionales IEC (Internacional Electrical Comission). La IEC a nivel mundial en el sector eléctrico es la que lleva la batuta, reúne a todo el conjunto internacional, aunque se tienen las particularidades de algunos países de alto desarrollo, como Alemania, Estados Unidos, Japón, etcétera, que también están metidos en la IEC y que hay que ver de cerca”.

Bajo ese punto de vista se está trabando muy fuerte en tener normas de conductores eléctricos de altas tensiones. En ANCE, apoyados por CANAME, fabricantes y otros sectores, se están conformando grupos que trabajan, colaboran y asisten a reuniones internacionales. Por ejemplo, el ingeniero Torres está en el Subcomité TC20 de Conductores Eléctricos de México, y los expertos están trabajando sobre normas eléctricas internacionales. Hay reuniones con Canadá, Japón y Sudáfrica.

En el caso particular del ingeniero García Peña, destaca que ellos siguen trabajando con el NEC. Para él, no hay cambios tan fuertes respecto de conductores, puesto que se observa muy difícil que logre mayor capacidad de conducción en un mercado u otro.

Abunda: “Puede ser que se diseñen conductores nuevos para aplicaciones muy específicas, como variables de frecuencia, por ejemplo, sobre todo para motores muy grandes que por la electrónica pudiera tener un alto contenido de armónicos; entonces habría unas corrientes de neutro muy fuertes, pero nada más. Se sigue con la investigación en busca de mejores características de aislamiento, sobre todo porque el aislamiento es el alma del conductor, al ser lo que lo sostiene en funcionamiento; si hay un calentamiento excesivo, aunque esté normado a 90 °C, como el caso del XHHL-2SL, en caso de alguna elevación de temperatura puede trabajar perfectamente hasta 130 °C sin sufrir daño. No es su función operar a esa temperatura, porque sufrirían otros elementos del circuito que no están preparados para eso; en dicho caso, seguro que se sigue con la investigación”.

El ingeniero Peña se detiene en este último punto, el aislamiento, pues asevera que la base tecnológica es la que determina lo que considera como “el alma de una instalación”.

“Ya existían los cables PVC, y de ahí fueron desarrollando los XLP y demás. Pero creo que lo que ha ido mejorando el aislamiento tiene que ver con las condiciones que busques. Si en una oficina debe haber la mayor seguridad en cuanto a que una persona pudiera recibir un choque eléctrico, en un hospital se redoblan esfuerzos. Entonces, este RHH tiene un coeficiente de fuga mucho mayor, es muy remoto que ese aislamiento cause una descarga.

“Y así todo: busca un aislamiento que permita no sólo ser enterrado directamente, sino enterrado tal cual. Es decir, para enterrar directamente el cable, la cepa, tú buscas que la cama sea lisa, que no tenga piedras sobresalientes, ya hay un aislamiento que permite que excaves y no hay piedras. Entonces van los diseños dependiendo de lo que quiere: en estricto sentido, el aislamiento se piensa en función eléctrica; es decir, que tú no tengas que tocarlo y recibas un choque; aísla, separa del medioambiente, pero existen complementos a ese aislamiento que pueden ser estructurales y proporcionan mayor fuerza.

“El aislamiento ya lleva algo integrado para cooperar en eso, pero los cables continúan funcionando y se garantiza por equis horas bajo incendio, venga lo que venga. Si tú necesitas contar con una fuerza eléctrica para una alarma o quieres que funcione una bomba de agua y hay un incendio; si tengo un conductor convencional, me lo va a comer y se apagó la bomba y se paró el agua. Entonces el desarrollo se ha venido dando en función de qué necesito. Ése es más o menos el desarrollo del funcionamiento de los conductores.

“No creo que haya mucho qué descubrir en cuanto al metal del que está hecho que sea económicamente viable, porque a lo mejor puedes tener un superconductor cuyo costo sea tal que no valga la pena, excepto para cosas muy puntuales. El metal conductor no tiene en sí mucha variación”, dice Alejandro Peña.

Una problemática que el ingeniero Alejandro observa en el tema de los conductores es que, a pesar de encontrar instalaciones bien diseñadas, el conflicto principal puede ser no haber previsto el crecimiento que ya tenían planeado y aumentar la carga instalada manteniendo el mismo conductor.

“Desgraciadamente, no en todos lados se toma la precaución de decir: ‘ahorita vamos a instalar esto y planeamos que en cinco años pase tal o cual cosa’. Si se deja la televisión al principio se piensa: ‘la instalación eléctrica estará funcionando de maravilla, muy ligera de carga’. Pues sí, pero están listos para cuando lleguen las cargas planeadas para futuro, se instalen, sean alimentadas y listo”, expone el ingeniero Peña.

Otro aspecto de relevancia observado es la deficiencia en mantenimiento a las instalaciones eléctricas que deben programarse y ser periódicas; “todo parece estar bien, pero es el mantenimiento preventivo, no el correctivo”, apunta el especialista de General Cable.

“Preventivo: tú estás viendo que cada determinado tiempo (seis meses o cada año o según la necesidad) haces mantenimiento y mantenimiento, revisas el cableado, y si no has tenido algún problema, revisas para prevenir que ocurra algo. En fin, maquinarias que dependan de esa alimentación: la planta de emergencia, el transfer para cuando se va la electricidad de suministro externo de CFE y entra la planta de emergencia. Todo eso debe revisarse. Es tan importante el conductor de transferencia, como los cables que conectan ese interruptor con el suministro de la red, como el suministro de la planta eléctrica que surtirá la carga que no está dando la red”.

A la pregunta expresa de cómo cambiará las reglas del juego la Reforma Energética, el ingeniero Rafael Torres comenta que no será un cambio directo, pero que hay que estar muy al pendiente de los conductores, pues éstos están metidos en todos lados. Por lo tanto, la Reforma podría tener cierto impacto.

“La Reforma Energética simplemente va a requerir más esfuerzo de todos, porque hay que generar más, aunque establece que pueden participar más generadores de energía eléctrica. Esto indicaría que debemos estar más abiertos a las diferentes tecnologías que llegarán para generar, transmitir y distribuir la energía eléctrica; pero, claro, ahí habrá los controles que establecerá la ley para no hacerlos complejos, porque, con tantos fabricantes de tantas cosas de energía eléctrica, será necesario homogeneizar, homologar nuestras normas con todos ellos. Tiene que ser visto con mucho cuidado”, puntualiza el ingeniero Torres.

Alan Picos también destaca la importancia de la Reforma Energética. “Cuando hablamos de este tema, hablamos de que se colocarán grandes empresas, no pequeñas oficinas, sino aquellas que necesitarán de grandes cantidades de energía para operar y, por lo tanto, o se acelera y se pone toda una infraestructura que ayude a su desarrollo, o se van a quedar atrás; por lo que el nivel de exigencia de los cables y la confiabilidad será crítica, y tendremos que comenzar a considerar la normativa de los cables que es el estándar. Igualmente, tendrá que comenzar a crecer y subir la barra para que no sentemos bases de los siguientes cinco años, sino empezar a ver mucho más adelante”, abunda.

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