En 2002, 3M introdujo un n\u00facleo multifilar utilizando fibras cer\u00e1micas en lugar de fibras de carbono. El dise\u00f1o del conductor utiliz\u00f3 una matriz de aluminio en lugar de una matriz termopl\u00e1stica o termoestable. Debido a que los hilos del n\u00facleo no son tan fuertes como el acero, 3M tambi\u00e9n eligi\u00f3 una aleaci\u00f3n de aluminio de mayor resistencia y resistencia a la temperatura que contiene circonio para igualar la resistencia general de un conductor ACSR comparable. Aunque el n\u00facleo no es tan fuerte como el acero, ofrece un coeficiente de expansi\u00f3n t\u00e9rmica m\u00e1s bajo con un peso mucho menor en comparaci\u00f3n con el acero. Si bien ofrece mayor capacidad y menor hundimiento, sus hilos centrales reforzados con cer\u00e1mica son extremadamente fr\u00e1giles y pueden da\u00f1arse f\u00e1cilmente durante la instalaci\u00f3n o como resultado del impacto transversal. Se estima que se han completado aproximadamente 200 proyectos de la ACCR en todo el mundo.<\/p>\n
Durante el mismo per\u00edodo en los EE. UU., W. Brant Goldsworthy comenz\u00f3 a trabajar en un conductor de n\u00facleo compuesto de fibra de carbono alternativo conocido como CRAC (Conductor de aluminio reforzado con carbono). El trabajo de Goldsworthy fue patrocinado inicialmente por la Comisi\u00f3n de Energ\u00eda de California y Southern California Edison. El producto inicial fue dise\u00f1ado para incorporar un hilo central que conten\u00eda un cable de fibra \u00f3ptica rodeado por seis hilos de fibra de carbono pultruidos de forma trapezoidal.<\/p>\n
En 2003, CTC Global, a trav\u00e9s de un acuerdo comercial con Goldsworthy, comenz\u00f3 el desarrollo de un producto de n\u00facleo compuesto de fibra de carbono y vidrio, lo que llev\u00f3 al desarrollo de lo que hoy se conoce como el conductor ACCC\u00ae de n\u00facleo compuesto de conductor de aluminio. Durante las fases de prototipo del desarrollo del producto ACCC\u00ae, CTC consider\u00f3 muchos enfoques alternativos para construir un conductor de n\u00facleo compuesto, incluidos varios enfoques de m\u00faltiples hilos. Despu\u00e9s del desarrollo de muchos prototipos y pruebas sustanciales, CTC determin\u00f3 que un enfoque de un solo n\u00facleo era m\u00e1s capaz de maximizar las propiedades f\u00edsicas y mec\u00e1nicas del conductor y al mismo tiempo mitigar los problemas de conexi\u00f3n sin salida y empalme.<\/p>\n
El enfoque y el proceso de fabricaci\u00f3n de una sola hebra permitieron la incorporaci\u00f3n de una capa de barrera de fibra de vidrio muy robusta en la estructura unificada. Esta capa proporciona aislamiento galv\u00e1nico entre la fibra de carbono y el aluminio, flexibilidad y dureza mejoradas, al tiempo que brinda protecci\u00f3n a las fibras de carbono centrales. El n\u00facleo central del conductor ACCC\u00ae de tama\u00f1o Drake utiliza m\u00e1s de 675.000 fibras de carbono individuales y m\u00e1s de 400.000 fibras de vidrio. La matriz epoxi termoestable sirve para ayudar a las fibras a compartir las cargas aplicadas.<\/p>\n
Si bien, en teor\u00eda, un dise\u00f1o de m\u00faltiples hebras puede contener da\u00f1os en las hebras impactadas, los cientos de miles de hebras individuales del n\u00facleo ACCC\u00ae unificado a\u00fan pueden funcionar juntas a pesar de cierto grado de da\u00f1o. Cuando se produce da\u00f1o en un porcentaje de los hilos individuales, la matriz de resina permite la transferencia de carga a los hilos restantes (no da\u00f1ados). El siguiente cuadro muestra la retenci\u00f3n lineal de resistencia despu\u00e9s de una p\u00e9rdida de material del 5, 10, 30 y 50 por ciento utilizando un protocolo de prueba de \u00abmuesca en el borde\u00bb. Cabe destacar que la resistencia a la tracci\u00f3n del n\u00facleo ACCC\u00ae est\u00e1ndar es de 320 ksi en comparaci\u00f3n con el acero de alta resistencia. La versi\u00f3n ULS del n\u00facleo ACCC\u00ae tiene 375 ksi, mucho m\u00e1s que el acero de alta resistencia de 285 ksi. En comparaci\u00f3n, el n\u00facleo de matriz met\u00e1lica ACCR es de 200 ksi (seg\u00fan la norma ASTM B976-11).<\/p>\n
Se ha sugerido que m\u00faltiples hilos de n\u00facleo de menor di\u00e1metro ofrecen una mayor flexibilidad en comparaci\u00f3n con el n\u00facleo unificado de mayor di\u00e1metro. Este no es el caso como se muestra en la siguiente figura y en el enlace del video.<\/p>\n
Si bien los conductores ACFR y CRAC de piezas m\u00faltiples no han recibido una aceptaci\u00f3n significativa en el mercado (y el conductor ACCR tuvo una aceptaci\u00f3n limitada debido a sus costos muy altos), se han instalado m\u00e1s de 175 000 km de conductor ACCC\u00ae en m\u00e1s de 1250 sitios de proyectos desde que se implement\u00f3 por primera vez el ACCC. en 2004. Este trabajo incluye la utilizaci\u00f3n exitosa de ACCC\u00ae por m\u00e1s de 50 empresas de servicios p\u00fablicos en los EE. UU. y m\u00e1s de 300 empresas de servicios p\u00fablicos en todo el mundo. Las instalaciones notables de conductores ACCC\u00ae incluyen el galardonado proyecto de reconductor ACCC de 345 kV energizado de 240 millas de circuito de AEP; La eliminatoria de nueva generaci\u00f3n de 50 kil\u00f3metros de Trenergy miente; y el cruce de r\u00edo de una milla de Bouygues Construction en Mozambique.<\/p>\n
Los esfuerzos realizados por CTC Global para ayudar a la industria a reconocer las numerosas ventajas de los n\u00facleos conductores reforzados con fibra de carbono han inspirado a otros fabricantes a desarrollar sus propias versiones. En 2008, Nexans introdujo un conductor con n\u00facleo de fibra de carbono conocido como Lo-Sag\u2122. Al igual que el producto CTC, el producto de Nexans utiliza un n\u00facleo de una sola hebra, pero en lugar de una capa protectora de fibra de vidrio, Nexans utiliz\u00f3 un revestimiento termopl\u00e1stico para evitar la actividad galv\u00e1nica entre el n\u00facleo de carbono y las hebras de aluminio. Hasta el momento, s\u00f3lo se han completado unas pocas instalaciones de Lo-Sag\u2122. LS Cable en Corea, DeAngeli en Italia y TS Conductor en EE. UU. tambi\u00e9n introdujeron todos los n\u00facleos de carbono encapsulados en aluminio. DeAngeli tambi\u00e9n ofrece una versi\u00f3n de m\u00faltiples hilos.<\/p>\n
En 2015, Southwire present\u00f3 \u201cC7\u2122\u201d, que es un conductor a\u00e9reo desnudo que utiliza un enfoque de fibra de carbono multifilar similar al dise\u00f1o ACFR desarrollado en Jap\u00f3n. Los siete hilos de n\u00facleo redondo utilizados en el conductor C7 consisten en fibras de carbono incrustadas en una matriz de resina termopl\u00e1stica. Las hebras de carbono individuales est\u00e1n protegidas de la actividad galv\u00e1nica con las hebras de aluminio incorporando un revestimiento termopl\u00e1stico PEEK similar al enfoque de Nexans. Si bien la flexibilidad de los hilos del n\u00facleo m\u00e1s peque\u00f1os del C7 mejora en comparaci\u00f3n con los n\u00facleos de un solo hilo de mayor di\u00e1metro, los hilos del n\u00facleo m\u00e1s peque\u00f1os totalmente de carbono son m\u00e1s fr\u00e1giles que el h\u00edbrido de carbono y vidrio utilizado en el Conductor ACCC\u00ae y son m\u00e1s susceptibles a sufrir da\u00f1os.<\/p>\n
Si bien el producto C7 divide los miles de hilos de fibra de carbono individuales en 7 subdivisiones, el espacio de aire entre los hilos individuales reduce el recuento inicial de hilos en aproximadamente un 25 % en comparaci\u00f3n con un dise\u00f1o de un solo hilo. El enfoque de m\u00faltiples hebras tambi\u00e9n exhibe una relaci\u00f3n superficie-\u00e1rea central mucho mayor. Al considerar la severidad del entorno en el que se desempe\u00f1an los conductores a\u00e9reos, las relaciones de superficie total m\u00e1s altas representan una exposici\u00f3n potencialmente mayor a mecanismos de envejecimiento qu\u00edmicos, t\u00e9rmicos y mec\u00e1nicos. Adem\u00e1s del aumento de la superficie, el revestimiento termopl\u00e1stico protector PEEK utilizado en el dise\u00f1o C7 puede degradarse con el tiempo debido a la abrasi\u00f3n. Esto podr\u00eda provocar una respuesta galv\u00e1nica entre la fibra de carbono y los hilos de aluminio (en presencia de humedad), lo que podr\u00eda provocar una corrosi\u00f3n acelerada del aluminio.<\/p>\n
Aunque CTC consider\u00f3 los beneficios potenciales de los dise\u00f1os de m\u00faltiples hebras, aunque se supon\u00eda que los costos de fabricaci\u00f3n eran m\u00e1s altos, CTC tambi\u00e9n consider\u00f3 los desaf\u00edos asociados con los extremos sin salida y el empalme de un dise\u00f1o de m\u00faltiples hebras (particularmente redondas).<\/p>\n
Cuando se ejercen fuerzas de compresi\u00f3n sobre cordones redondos, la tensi\u00f3n en la interfaz entre los alambres redondos es sustancial debido a los puntos de contacto muy peque\u00f1os entre cada uno de ellos. Durante el ajuste por compresi\u00f3n de herrajes de empalme y remate, los cordones met\u00e1licos convencionales se deformar\u00e1n pl\u00e1sticamente y ceder\u00e1n. Los composites termopl\u00e1sticos y termoestables, a corto plazo, no se deforman pl\u00e1sticamente.<\/p>\n
Debido a esto, el riesgo de fracturarse bajo cargas de compresi\u00f3n elevadas y no uniformes (com\u00fanmente utilizadas para instalar callejones sin salida y empalmes) puede ser relativamente alto.<\/p>\n
Sin embargo, durante per\u00edodos de tiempo m\u00e1s largos, los materiales termopl\u00e1sticos se deformar\u00e1n pl\u00e1sticamente y se arrastrar\u00e1n, especialmente en la direcci\u00f3n transversal donde no hay contribuci\u00f3n de la fibra a la tensi\u00f3n de compresi\u00f3n. Por lo tanto, adem\u00e1s del riesgo inicial de fractura, durante per\u00edodos prolongados la fluencia puede reducir las fuerzas de compresi\u00f3n necesarias para retener eficazmente m\u00faltiples cordones del n\u00facleo.<\/p>\n
Otro problema con los dispositivos de compresi\u00f3n revestidos de aluminio utilizados para n\u00facleos de fibra de carbono es la tensi\u00f3n axial creada durante la compresi\u00f3n, que puede hacer que el aluminio se expanda hacia afuera y exceda los l\u00edmites de deformaci\u00f3n de los n\u00facleos. De hecho, esto puede romper los hilos centrales dentro de los dispositivos. Esta preocupaci\u00f3n es real y se ha observado en dispositivos retirados del servicio despu\u00e9s de muy poco tiempo. Esto puede suceder con dise\u00f1os de una o varias hebras (como se muestra a continuaci\u00f3n).<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/ctcglobal.com\/wp-content\/uploads\/2024\/04\/ACFR-compression-failure-1-300x169.jpg\")
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La tensi\u00f3n de compresi\u00f3n provoc\u00f3 una tensi\u00f3n axial que rompi\u00f3 las hebras del n\u00facleo de carbono de m\u00faltiples hebras<\/p>\n
Para mitigar estas preocupaciones con el dise\u00f1o del conductor ACCC\u00ae de un solo hilo, CTC desarroll\u00f3 un m\u00e9todo de agarre de collar que permite que el conjunto ejerza una fuerza uniforme sobre el n\u00facleo incluso cuando aumentan los niveles de tensi\u00f3n. La posibilidad de fluencia transversal se elimina mediante el dise\u00f1o de n\u00facleo \u00fanico del conductor ACCC\u00ae porque no hay \u00e1reas de volumen libre para que fluya la resina termoestable. El conjunto de collar\u00edn ACCC\u00ae Conductor tambi\u00e9n permite que el n\u00facleo totalmente el\u00e1stico se estire cuando ingresa al dispositivo sin concentraci\u00f3n de tensi\u00f3n para garantizar una durabilidad a largo plazo. Hasta la fecha, m\u00e1s de un mill\u00f3n de estos dispositivos se han instalado con \u00e9xito sin que se haya reportado ni un solo fallo.<\/p>\n
Si bien el manejo adecuado y el uso de procedimientos de instalaci\u00f3n correctos pueden evitar da\u00f1os a cualquier tipo de conductor, la flexibilidad y dureza del n\u00facleo compuesto del conductor ACCC\u00ae est\u00e1n bien probadas. Adem\u00e1s de una importante bater\u00eda de pruebas de laboratorio, una serie de eventos de campo que incluyen rayos, fuertes vientos y cargas de hielo, impacto de \u00e1rboles ca\u00eddos, incendios forestales y escombros voladores han demostrado la durabilidad del producto.<\/p>\n
El impresionante rendimiento del conductor ACCC\u00ae no sorprende si se considera la considerable resistencia y capacidad de fatiga de las fibras de carbono. La principal diferencia entre el comportamiento del acero y la fibra de carbono radica en c\u00f3mo responden los dos materiales a los puntos d\u00e9biles de sus estructuras. El acero es susceptible, particularmente en caso de fatiga, a peque\u00f1os defectos o puntos d\u00e9biles que, cuando se estresan, crecer\u00e1n y eventualmente fallar\u00e1n. Los compuestos de fibra de carbono tienen una excepcional resistencia a la fatiga y son muy insensibles a peque\u00f1os defectos en la estructura. En el caso del conductor ACCC\u00ae, la robusta capa exterior de fibra de vidrio del n\u00facleo a\u00f1ade una protecci\u00f3n sustancial al n\u00facleo interior de fibra de carbono.<\/p>\n
Como ocurre con cualquier tipo de conductor, el conductor ACCC\u00ae no es completamente inmune a da\u00f1os; sin embargo, el uso de procedimientos de instalaci\u00f3n adecuados puede garantizar d\u00e9cadas de alto rendimiento confiable. Si bien algunos eventos relacionados con la instalaci\u00f3n da\u00f1aron el n\u00facleo compuesto, se ha aprendido mucho en m\u00e1s de 1250 instalaciones de ACCC\u00ae en 66 pa\u00edses en todo tipo de entorno y terreno. Esta experiencia ha ayudado al equipo de Maestros Instaladores de CTC Global a ense\u00f1ar a otros c\u00f3mo evitar cometer los mismos errores f\u00e1cilmente evitables. En 2020, se agreg\u00f3 fibra \u00f3ptica al ACCC\u00ae Core. El sistema ACCC InfoCore\u00ae de CTC Global ahora permite a los linieros verificar y documentar la integridad del n\u00facleo cuando se sospecha un mal manejo o da\u00f1o.<\/p>\n
El conductor ACCC\u00ae est\u00e1 fabricado seg\u00fan la norma ASTM B987\/B987M-20 \u00abEspecificaci\u00f3n est\u00e1ndar para n\u00facleo compuesto de fibra de carbono (CFCC\/TS) para uso en conductores el\u00e9ctricos a\u00e9reos\u00bb. El Conductor ACCC\u00ae est\u00e1 patentado internacionalmente. El n\u00facleo se produce en las instalaciones de fabricaci\u00f3n certificadas ISO 9001-2015 de CTC Global en EE. UU., Indonesia, Paraguay y China y pronto se producir\u00e1 en Pune, India, a mediados de 2024. Cada carrete de ACCC\u00ae Core es inspeccionado y probado. Los carretes de n\u00facleo se empaquetan y env\u00edan cuidadosamente a uno de los m\u00e1s de 35 socios de fabricaci\u00f3n certificados y autorizados en todo el mundo.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
A principios de la d\u00e9cada de 1990, Showa Electric Wire & Cable Company, Ltd., en asociaci\u00f3n con Tokyo Rope y Tohoku Electric Power Company de Jap\u00f3n, desarrollaron un n\u00facleo de fibra de carbono de m\u00faltiples hilos para su uso en un conductor de aluminio reforzado con fibra de carbono \u201cACFR\u201d. El producto utilizaba siete hilos … Continue reading Por qu\u00e9 CTC Global desarroll\u00f3 un n\u00facleo de fibra de carbono de un solo hilo en lugar de un n\u00facleo de m\u00faltiples hilos para el conductor ACCC\u00ae patentado<\/span>