¿Qué son los Sistemas de Transmisión Eléctrica?

El sistema de transmisión eléctrica es el conjunto de líneas, subestaciones y equipos destinados al transporte de electricidad desde los puntos de producción (centrales generadoras) hasta los centros de consumo o distribución. En Chile, por ley, se considera como transmisión a toda línea o subestación con un voltaje o tensión superior a 23.000 voltios (23 kV), mientras que las tensiones menores se clasifican como distribución.

Componentes de una Línea de Transmisión Aérea

Una línea de transmisión aérea consiste en un conjunto de conductores que transportan la energía eléctrica, instalados a una altura segura sobre el terreno. Estos conductores son sustentados por crucetas o vigas, debidamente aisladas de los elementos de soporte (torres o postes). A su vez, estas estructuras se apoyan en el suelo mediante cimentaciones o fundaciones, cuya misión es mantener los conductores separados entre sí y a una distancia segura del terreno.

Tipos de Fundaciones para Torres de Alta Tensión

Fundaciones Normales

Son aquellas que se construyen en suelos con una capacidad de soporte de mediana a alta, proporcionando una base estable para la estructura sin requerir técnicas especiales.

Fundaciones Especiales

Se emplean en terrenos con baja capacidad de soporte o en áreas sujetas a flujos de agua donde se esperan socavaciones considerables, como en los cruces de ríos. En estos casos, la solución más común es el pilotaje. Generalmente, considerando la estratigrafía de la mayoría de los lechos de ríos en nuestro país, el pilote consiste en un tubo metálico relleno con hormigón estructural (de resistencia mayor a H20). Adicionalmente, se suelda una plataforma en forma de marco sobre los pilotes para proporcionar una superficie adecuada para instalar las estructuras metálicas de la torre.

Líneas de Transmisión Submarinas

Corresponden al conjunto de conductores que transportan la energía eléctrica instalados bajo el nivel del mar, sobre el lecho marino o de ríos. La composición de estas líneas es más simple que la de las aéreas, ya que básicamente se trata de un cable de poder depositado en el fondo marino, sin elementos de anclaje que lo sometan a esfuerzos significativos.

Aspectos Clave para la Elección del Cable Submarino

  • Simplicidad del diseño del cable.
  • Máxima utilización de los materiales.
  • Facilidad de instalación y colocación.
  • Condiciones eléctricas estables durante la operación.
  • Óptimas características mecánicas a un menor precio.
  • Mínimas zonas de cambio ante posibles daños.
  • Facilidad de control durante la fabricación.
  • Accesorios de diseño simple, especialmente las uniones.
  • Indeformabilidad mecánica ante presiones hidráulicas.

Proceso Constructivo de una Línea de Transmisión Aérea

Verificación y Replanteo Topográfico

Una vez entregado el terreno, se procede a verificar el trazado y los perfiles topográficos. Si se detectan diferencias, se informa a la Oficina Técnica de Obra para el reestudio y reubicación de las torres en el tramo involucrado.

Replanteo del Eje

Consiste en definir una recta entre los vértices del trazado mediante lecturas de ángulos y aproximaciones sucesivas. El eje se marca con estacas de paso colocadas a distancias promedio de 400 metros entre sí.

Replanteo de Estructuras

Independientemente de si la torre es atirantada o autosoportante, se ubica una estaca central que indica su tipo, altura y número correlativo. Para las estructuras autosoportantes, con el instrumento estacionado en la estaca central, se determinan los ejes principales (longitudinal y transversal) y se marcan con cuatro estacas. La dirección de las fundaciones se define trazando un ángulo de 45° respecto a los ejes principales, ubicando allí las cuatro estacas correspondientes.

Despeje y Roce de la Franja de Servidumbre

Esta actividad consiste en la eliminación total o el corte de matorrales y especies arbóreas que se encuentran dentro de la franja de servidumbre. El proceso se inicia demarcando la zona con pintura e indicando los árboles fuera de este perímetro que, por su altura, también deben ser cortados. Esta actividad está regulada, al igual que todo el proyecto, por lo dispuesto en el Estudio de Impacto Ambiental aprobado por la autoridad competente.

  • Árboles: Se cortan, desraman y retiran generalmente con tractor y coloso.
  • Arbustos y Matorrales: Se rozan a ras de suelo. Los restos se acopian dentro de la franja para ser quemados posteriormente.
  • Tratamiento de Tocones: Los tocones de árboles que puedan rebrotar deben ser destroncados o tratados químicamente. Aquellos situados en laderas, orillas de canales o suelos erosionables no se destroncan, sino que se cortan a una altura de 50 cm.

Construcción de Fundaciones

Esta fase incluye las siguientes actividades:

Estudio de Suelos

El tipo de fundación depende del suelo de apoyo. Aunque se estima en la etapa de proyecto, es necesario realizar un estudio en la etapa de ejecución. Este puede ser una clasificación visual mediante una calicata o ensayos de penetración (como la Sonda Chance). Los proyectos suelen contar con diseños de fundaciones para cada tipo de suelo, por lo que la clasificación permite seleccionar el diseño adecuado.

Excavaciones

Las excavaciones dependen del tipo de suelo y fundación, pudiendo ser manuales, mecanizadas o en roca. Para la excavación en roca, el método más utilizado es la deflagración, que ofrece ventajas como mínima proyección de material, ausencia de onda expansiva, bajo ruido, bajas vibraciones y sin contaminación por humos nocivos.

Agotamientos

En muchos casos, es necesario deprimir el nivel freático para realizar las excavaciones o el hormigonado. Para ello, se utilizan bombas autocebantes cuyo chupador se coloca en un pozo excavado para drenar el agua.

Hormigonado

Este proceso se divide en varias etapas:

  • Enfierradura: Debido a la repetición de elementos, la enfierradura se prefabrica en talleres, se traslada e instala en su punto.
  • Barra de Fundación: Son las barras de anclaje de la base de la estructura. Se instalan nivelando el fondo de la excavación con un mortero (emplantillado) y se fijan con plantillas metálicas al encofrado.
  • Elementos de Anclaje: Corresponden a las fundaciones de los tirantes en estructuras atirantantadas o a las barras de anclaje en fundaciones en roca.
  • Encofrados (Moldajes): El tipo de encofrado a utilizar dependerá del tipo de fundación, el transporte y los equipos de izaje disponibles.
  • Hormigón: Puede prepararse in-situ con betoneras, en plantas de hormigón instaladas en puntos específicos, o comprarse premezclado. Los áridos deben ser certificados.
  • Colocación: El vaciado se realiza de acuerdo a las normas establecidas, y el vibrado se efectúa con vibradores de inmersión.
  • Curado: Para evitar la evaporación del agua superficial, se aplican membranas de curado químicas.
  • Rellenos: Para proteger el hormigón, las fundaciones se pintan con pintura asfáltica antes de realizar el relleno, que puede ser compactado o no según las especificaciones.

Instalación de la Malla de Puesta a Tierra

El tipo de malla de tierra depende de las características del suelo. El proceso constructivo es el siguiente:

  1. Instalación de la malla de tierra básica.
  2. Medición de la resistividad.
  3. Instalación de mallas de tierra adicionales si es necesario.

Para estructuras autosoportantes, la malla básica suele ser un marco de pletina galvanizada conectado a cada fundación. Si la resistencia no es la adecuada, se amplía la malla hincando perfiles o barras adicionales. La medición se realiza con equipos como el Megger tipo Null-Balance o un medidor de resistencia de tierra universal. Además, las alambradas de cercos en la franja de servidumbre deben conectarse a tierra para disipar la energía inducida por los campos eléctricos.

Montaje de Estructuras (Torres)

El montaje de las torres incluye las siguientes actividades:

  • Patio de Estructuras: Los perfiles se acopian y ordenan por código y color para facilitar el prearmado de conjuntos.
  • Armado y Montaje de la Base: Se realiza el tejido y ubicación de la sección base sobre las fundaciones.
  • Armado y Montaje de Cuerpos: Se izan dos caras opuestas con grúa y luego se unen con las piezas prearmadas.
  • Armado y Montaje de Sección K y Crucetas: Se arman previamente en terreno y luego se izan con grúa o plumas de levante.
  • Tareas Finales: Se revisa la geometría, giro y verticalidad de la torre, y se realiza el apriete final de los pernos.

Un método alternativo es el montaje completo en tierra, donde la estructura se arma en el suelo y luego se iza completa con una grúa.

Tendido de Conductores

El tendido se realiza sometiendo al conductor a una tensión controlada para protegerlo de daños por contacto con el terreno. Se utiliza un cable piloto para traccionar el conductor desde carretes montados en dispositivos mecanizados, usando frenos de tensión y cabrestantes (huinches).

Etapas del Tendido de Conductores

Preparación del Tendido
  1. Estudio del tendido: Se elige el tramo considerando la ubicación de equipos, el aprovechamiento de los carretes y la capacidad de los equipos.
  2. Preparación de cruces: Se instalan protecciones, portales y se gestionan desenergizaciones si es necesario.
  3. Instalación de cadenas de aisladores y poleas: Se instalan para facilitar el desplazamiento de los cables.
  4. Anclajes provisorios: Se usan para la retención temporal de los conductores.
Obras de Tendido
  1. Tendido de Cables: Se tienden los conductores y el cable de guardia por tramos, utilizando equipos como frenos de tensión, cabrestantes (puller), portacarretes y poleas. Todos los equipos deben estar correctamente alineados y puestos a tierra.
  2. Uniones: Se realizan las uniones definitivas (intermedias, entre tramos y del cable de guardia).
  3. Templado: Actividad para dar a los conductores la tensión de cálculo, considerando el alargamiento plástico (creep). Se usan métodos como el pretensado, la gimnástica (sobretensión reiterada) o la sobretensión constante.
  4. Engrampado: Fijación final de los conductores a las cadenas de aisladores.
Remates
  1. Remates de Estructuras: Conexiones finales en las torres.
  2. Revisión Final: Verificación completa de la instalación.
  3. Recepción e Inspección: Entrega final del tramo de línea.