¿Por qué están flojas las líneas aéreas de alta tensión en los postes eléctricos y torres de transmisión?

Es posible que haya notado que las líneas de transmisión eléctrica colgadas en los postes eléctricos están flojas. Quizá se haya preguntado: ¿por qué no se fijan las líneas firmemente a los postes?

Descubramos por qué las líneas eléctricas están flojas en los postes y por qué es necesario dejar holgura (sag) en las líneas de distribución y transmisión. Pero antes de profundizar en ello, echemos un vistazo a algunos consejos importantes que nos ayudarán a comprenderlo mejor.

Transmisión de potencia

Fuerza es la tasa a la que se realiza el trabajo. El trabajo se realiza cuando la energía eléctrica recorre una distancia. A partir de esto, podemos deducir que la potencia es la cantidad de energía entregada por unidad de tiempo. La electricidad puede transportarse a largas distancias mediante líneas de transmisión, que sirven como medio para su transporte.

La potencia activa se mide normalmente en vatios. Al transmitir potencia, se prefiere la transmisión a alta tensión para ahorrar energía. La corriente eléctrica genera calor, lo cual puede ser perjudicial, ya que provoca el desgaste y la falla de las líneas eléctricas. Para conservar la potencia transmitida, la corriente eléctrica —que genera calor y contribuye al desgaste de las líneas— debe transportarse en cantidades menores, mientras que la tensión se transporta en cantidades mayores. Este enfoque se conoce como transmisión de potencia a alta tensión.

Conducción y Acoplamiento

Durante la transmisión de energía, parte de la potencia eléctrica se pierde en nuestro entorno, ya que las líneas de transmisión no están aisladas. Según la ley de Ohm, la resistencia (R) varía directamente con la longitud del conductor (L), lo que significa que, al aumentar la longitud del conductor, su resistencia también aumenta. El aire no es un buen conductor, por lo que no puede disipar eficientemente el calor generado por las líneas eléctricas.

Por esta razón, las líneas eléctricas están diseñadas con diámetros mayores, lo que reduce su resistencia al flujo de corriente eléctrica. La resistencia (R) varía inversamente con el área del conductor; por tanto, cuanto mayor sea el diámetro del conductor, menor será su resistencia, y viceversa.

Cables y alambres eléctricos

Los cables y alambres eléctricos son conductores, mayoritariamente fabricados con hilos de cobre, a través de los cuales se transmite la electricidad. Sin embargo, estos alambres no están compuestos únicamente de cobre. Para otorgarles propiedades mecánicas, los conductores se alean con otro elemento. La conductividad del conductor no se ve afectada por la adición de este otro elemento; por el contrario, dicho elemento mejora las propiedades mecánicas del cobre sin afectar su conductividad.

Ley de Joule sobre el calentamiento eléctrico

No existe tal cosa como un metal puro. El grado de pureza de cualquier metal nunca es del 100 %, y, como consecuencia, presentan una resistencia interna. La energía consumida o el calor generado cuando circula corriente a través del conductor se calcula mediante la ley de Joule sobre el calentamiento eléctrico, de la siguiente manera:

• P = VI·t
• P = I ²R·t.

Otras formas de la ley de Joule

• P = I²·R·t
• P = VI·t … (R = V/I)
• P = W·t … (P = W = VI)
• P = V²t/R …. (I = V/R) utilizando la ley de Ohm

Como se puede observar en la ecuación anterior, el calor (P) generado por los electrones en movimiento es proporcional a R, t e I². Cuando una corriente eléctrica fluye a través de un conductor, disipa energía eléctrica al entorno en forma de calor al superar la resistencia, que actúa como una barrera para los electrones en deriva.

Efecto del clima y la temperatura en las líneas eléctricas

La resistencia de un conductor aumenta con el incremento de la temperatura. Esto ocurre porque, al elevarse la temperatura del conductor, los electrones dentro de este adquieren más energía y se mueven de forma aleatoria, provocando colisiones con otros átomos, lo que finalmente da lugar a la generación de calor.

El exceso de calor producido por el conductor puede llegar a fundirlo. En climas cálidos, los cables tienden a aflojarse debido a la expansión del conductor, mientras que en climas fríos el cable se contrae.

Tensión en las líneas

La tensión es una fuerza que actúa en una cuerda cuando está sometida a la acción de dos fuerzas en direcciones opuestas. Por lo tanto, un cable suspendido de un poste experimenta tensión y sufriría aún más tensión si los cables se tensaran excesivamente, lo que podría provocar que se cortaran fácilmente al experimentar una ligera contracción o expansión.

¿Por qué se requiere la flecha en las líneas de distribución y transmisión?

La flecha en las líneas de transmisión se refiere a la caída o curvatura descendente de los cables entre las estructuras de soporte (postes o torres) debido a la influencia de la gravedad. Se produce como consecuencia natural del peso del cable y de la tensión a la que está sometido.

Durante la transmisión y distribución de electricidad a través de cables largos, se disipa calor. El calor generado por el conductor se minimiza mediante la transmisión a alta tensión. Las condiciones meteorológicas y la temperatura interna del cable hacen necesario dejar las líneas de cable algo flojas.

Si los cables eléctricos se tensaran y el clima se volviera frío, esto podría provocar la contracción de las líneas de transmisión, generando así una mayor tensión en los cables, lo que podría causar daños. Por lo tanto, los cables se dejan intencionalmente flojos para que, incluso si ocurre una contracción, no se produzca una tensión excesiva que pudiera derivar en daños a los cables y conductores.

La flecha es obligatoria en los conductores de las líneas de transmisión para evitar el sobrecalentamiento y reducir la tensión. Garantiza la seguridad, fiabilidad y durabilidad del sistema de transmisión eléctrica. Desempeña un papel fundamental para mantener el correcto funcionamiento del sistema y prevenir accidentes y daños.