Cable de guardaEs un conductor que no transmite potencia mientras no haya descargas atmosfricas, est conectado a tierra y tiene como fin proteger los conductores de fase en una lnea de transmisin y los elementos de las subestaciones contra los sobre voltajes y sobre intensidades ocasionadas por descargas atmosfricas incidentes sobre la lnea.El cable de guarda se utiliza en lneas de transmisin por encima de los 34.5 Kv valor de voltaje normal a partir del cual las sobre tensiones producidas, los rayos alcanzan magnitudes considerables que afectan los componentes del sistema de potencia.Para el cable de guarda se utiliza un cable de acero de 5/8 de pulgada de dimetro y conductor alumoweld 3 No 5.El alumweld se fabrica fundiendo aluminio alrededor de un ncleo de acero.Funciones del cable de guarda.Intersecar descargas atmosfricas directas para proteger conductores de fase.Distribuir la corriente inyectada en dos o ms trayectorias para evitar el pico de onda de voltaje.Reducir el voltaje inducido sobre los conductores por descargas a tierras cercanas.Conceptos importantesNivel ceraunico : Nivel de das al ao en el cual se detectan truenos en la zona, tambin se conocen como das tormentosos.Vano geomtrico : Describen las caractersticas geomtricas de la lnea en funcin de la separacin entre dos torres.En terreno plano el vano geomtrico corresponde a la distancia horizontal entre dos estructuras.En terreno inclinado, la longitud del vano se aproxima a la expresin a :

V = (A^2+B62)^1/2

donde :A : separacin horizontal entre estructurasB : diferencia de alturas con respecto a un nivel de referencia.

CABLES DE GUARDA EN TORRES DE ALTA TENSIN Y RAYOS.Los cables de guarda instalados en las lneas de alta tensin, son cables sin tensin que se colocan en la parte ms alta en las redes de alta tensin, se conectan a la misma estructura metlica en cada torre y sirven para varios motivos.Uno es el generar un equipotencial de tierra en todo el trazado de la lnea, rebajando al mnimo la resistencia de tierra ya que con el cable se unen todas las torres y por defecto todas las tomas de tierra del trazado. Otro motivo es para intentar captar el rayo durante las tormentas y conducirlo a tierra (cosa que no siempre sucede)Por una parte lo primero es bueno para reducir el riesgo elctrico a las personas que toquen una torre de alta tensin, y minimizar as las posibles tensiones de paso que pueden generarse. Por otra parte es perjudicial porqu es sabido que esto facilita que el rayo encuentre un camino de resistencia baja en los puntos ms altos, cuando el rayo impacta en la torre, aparecen en ms o menos medida fugas de corriente de alta tensin por las estructuras, poniendo en riesgo a las personas que estn cerca de la torre en ese preciso instante.http://html.rincondelvago.com/lineas-de-transmision.htmlOtro motivo perjudicial a nivel de seguridad elctrica y del propio transporte de energa es cuando un rayo impacta en el cable, ste sufre una degradacin de material, es decir, la energa generada del rayo en el punto de contacto del cable, crea la fusin del material y perdida de ste por un lado, y por otro, la modificacin de su resistencia mecnica. Un cable afectado por rayo, es un peligro inminente para el suministro elctrico, ya que se puede partir y cortocircuitar los cables de tensin que estn por debajo de l, creando ms chispazos y fusin de los cables de tensin. El problema no es la desconexin del servicio, el problema es que seguramente este deterioro no se percibe en el momento de la reparacin y ms adelante puede aparecer el accidente de verdad.Las empresas de control visual en vuelo, pueden apreciar el deterioro causado por un rayo en los cables de guarda,http://www.gridcontrol.ch/espanol/vuelovisual.htmLas inclemencias meteorolgicas; viento, nieve y lluvia heladora, pueden facilitar que un cable afectado por rayo se rompa, incluyendo el sobrepeso de los pjaros. Quien no ha visto centenares de pjaros encima de los cables, el problema no es el peso, el problema es el esfuerzo al salir al vuelo todos de golpe, ese esfuerzo genera que el cable se ponga en tensin y vibre.En el caso de las torres de alta tensin, pasa algo parecido con los efectos trmicos de los rayos. Las torres son verdaderos pararrayos, dado que estn construidas todas de metal y estn perfectamente puestas a tierra. Los trazados de las torres, las obligan a pasar por puntos elevados, predominado en ocasiones en lo ms alto de las montaas. Una torre bien diseada e instalada, puede padecer esfuerzos trmicos cada vez que es impactada directamente por un rayo, la resistencia mecnica de una torre de alta tensin puede debilitarse despus de padecer una descarga de rayo.http://www.tuveras.com/lineas/aereas/lineasaereas.htmEn Andorra se registran rayos de ms de 200.000 amperios y en funcin de la resistencia de la tierra, las tensiones que pueden aparecer en una torre de alta tensin sern de millones de voltios, llegando la torre a ponerse al rojo vivo fsicamente. Al enfriarse el metal rpidamente porque hay tormenta y fuertes vientos, el material padece un efecto de destemple, es decir que su estructura molecular a cambiado, perdiendo resistencia y por defecto aguante mecnico.

a)Conductores:En la construccin de lneas areas de transmisin de energa elctrica, se utilizan casi exclusivamente conductorestrenzados, los cuales son cables formados por alambres, en capas alternadas, enrolladas en sentidos opuestos. Esta disposicin alternada de las capas evita el desenrollado y hace que el radio externo de una capa coincida con el interior de la siguiente. El trenzado proporciona flexibilidad con grandes secciones transversalesEl conductor trenzado puede realizarse con hilos del mismo metal, o de distintos metales, segn cuales sean las caractersticas mecnicas y elctricas deseadas. Si los hilos son del mismo dimetro, la formacin obedece a la siguiente ley:nh = 3 c2+ 3 c + 1siendo: nh = nmero de hilos ; c = nmero de capasPor lo tanto es comn encontrar formaciones de 7, 19, 37, 61, 91 hilos, respectivamente1 a5 capasLos metales utilizados en la construccin de lneas areas deben poseer tres caractersticas principales: baja resistencia elctrica, elevada resistencia mecnica, de manera de ofrecerresistencia a los esfuerzos permanentes o accidentales y bajo costo.Los metales que satisfacen estas condiciones son relativamente escasos, los cuales son: cobre,aluminio, aleacin de aluminio ycombinacin de metales (aluminio acero) Conviene para cada caso particular investigar el metal ms ventajoso, teniendo en cuenta las observaciones generales que siguen.CobreEl tipo de cobre que se utiliza en la fabricacin de conductores es cobre electroltico de alta pureza. Se obtiene electrolticamente, por refinado: un electrodo de cobre hace de ctodo y un electrodo de cobre con impurezas hace de nodo; el cobre electroltico se deposita cobre el ctodo. Las caractersticas del cobre electroltico coinciden, casi exactamente con las del cobre puro, ya que el contenido mnimo de cobre ha de ser de 99.9 %.Este tipo de cobre se presentaen los siguientes grados de dureza o temple: Cobre recocido. El cobre recocido llamado tambin cobre blando tiene una resistencia a la rotura de22 a28 [Kg/mm2]. El cobre recocido a 20 C de temperatura ha sido adoptado como cobre-tipo para las transacciones comerciales en todo el mundo. El cobre recocido es dctil, flexibley se utiliza, sobre todo, para la fabricacin de conductores elctricos que no hayan de estar sometidos a grandes esfuerzos mecnicos. Cobre semiduro.Tiene una resistencia a la rotura de28 a34 [Kg. /mm2] y no es tan dctil ni maleable como el cobre recocido. Cobre duro. El cobre duro trabajado, en fri tiene, adquiere dureza y resistencia mecnica, aunque a expensas de su ductilidad y maleabilidad. El cobre duro tiene una resistencia a la rotura de35 a47 [Kg/mm2] y sus buenas propiedades mecnicas se emplea para conductores de lneas elctricas exteriores, donde han de estar sometidos a esfuerzos mecnicos elevados; este tipo de cobre no es muy empleado en instalaciones interiores, debido a que se manipula ms difcilmente, que el cobre recocido.Aleaciones de CobreLos que son solubles en cantidad moderada en una solucin slida de cobre, telas como el manganeso, el nquel, el zinc, el estao, el aluminio, etc., generalmente endurecen el cobre y disminuyen su ductilidad, pero mejoran sus condiciones de laminado y de trabajo mecnico.De una forma general se puede decir que las aleaciones de cobre mejoran algunas de las propiedades mecnicas o trmicas del cobre puro, pero a excepcin de las propiedades elctricas. Las aleaciones de cobre las utilizadasson las siguientes:LatonesLos latones son aleaciones de cobre y zinc con un 50 % de este ltimo metal como mximo, ya que a partir de dicho porcentaje, las aleaciones resultan frgiles. La conductividad elctrica es relativamente baja, por lo que su empleono es tan extendidoBroncesLos bronces son aleaciones de cobre y estao. Pero actualmente las aleaciones dejaron de ser binarias para pasar a ser ternarias, introduciendo un tercer elemento, adems del cobre y el estao, como fsforo, silicio, manganeso, zinc, cadmio, aluminio; segn el tercer elemento es el nombre del bronce, por ejemplo: bronce fosforoso, bronce silicioso, etc.Cuando un conductor esta destinado a lneas areas, el mismo debe ser capaz de satisfacer las exigencias mecnicas a las que estar sometido una vez tendido. Las mismas son del resultado de la accin de su propio peso y de los agentes mecnicos exteriores (viento, hielo, etc.). De ah que el conocimiento de su carga de rotura total a la traccin sea imprescindible. Con el objeto de aumentar en todo lo posible la resistencia especificaa la traccin, el material deber estar al estado puro, o sea su caracterstica metalogrfica bsica sern los granos pequeos. Ello como es lgico, acarrea la disminucin de su conductividad elctrica, la cual desciende ms cuanto mayor sea el grado de dureza obtenido. En la prctica se han definido slo los estados extremos, y es as que se utilizan dos tipos de cobres, segn sea destinado a lneas areas (cobre duro), o a usos no areos (cobre recocido, en el que es crtico el conocimiento de su conductividad.)Pese a la menor resistencia elctrica y superiores aptitudes mecnicas el cobre ha dejado de ser utilizado en la construccin de lneas areas, esto es especialmente notado en alta y muy alta tensin.AluminioEl aluminio es el material que se ha impuesto como conductor de lneas areas,debido a su menor costo y ligereza con respecto a los de cobre para un mismo valor de resistencia. Tambin es una ventaja el hecho de que el conductor de aluminio tenga un mayor dimetro que el de cobre con la misma resistencia. Con un dimetro mayor, las lneas de flujo elctrico que se originan en el conductor, se encuentran ms separadas en susuperficie para el mismo voltaje. Esto significa que hay un menor gradiente de voltaje en la superficie del conductor y una menor tendencia a ionizar el aire que rodea al conductor. La ionizacin o descargas elctricas debido a la ruptura del dielctrico del aireproducen un fenmenoindeseable llamado Efecto Corona.Los conductores en base a aluminio utilizados en la construccin de lneas areas se presentan en las siguientes formas:Conductor homogneo de aluminio puro (AAC)El aluminio es, despus del cobre, el metal industrial de mayor conductividad elctrica. Esta se reduce muy rpidamente con la presencia de impurezas en el metal, por lo tanto para la fabricacin de conductores se utilizan metales con un ttulo no inferior al 99.7%, condicin esta que tambin asegura resistencia y proteccin de la corrosin. Los conductores de aluminio 1350 de se clasifican de la siguiente forma: Clase AA:Conductoresnormalmente usados en lneas de transmisin areas. Clase A:Conductoresa ser recubiertos por materiales resistentes al clima y conductores desnudos con alta flexibilidad. Clase B:Conductoresa ser aislados con diversos materiales y conductores que requieren mayor flexibilidad. Clase C:Conductoresque requieren la ms alta flexibilidad.

Figura 1.3 Conductores homogneos de aluminioConductor homogneo de aleacin de aluminio (AAAC)Se han puesto a punto aleaciones especiales para conductores elctricos. Contienen pequeas cantidades de silicio y magnesio (0.5 0.6 % aproximadamente) y gracias a una combinacin de tratamientos trmicos y mecnicos adquieren una carga de ruptura que duplica la del aluminio (hacindolos comparables al aluminio con alma de acero), perdiendo solamente un 15 % de conductividad (respecto del metal puro).Utilizado normalmente para distribucin elctrica primaria y secundaria. Posee una alta relacin resistencia/peso .La aleacin de aluminio del cable AAAC ofrece mayor resistencia a la corrosin que elcable ACSR. Una de las aleaciones de aluminios ms conocida es el ARVIDAL.Conductor mixtos aluminio con alma de acero (ACSR)Estos cables se componen de un alma de acero galvanizado recubierto de una o varias capas de alambres de aluminio puro. El alma de acero asigna solamente resistencia mecnica del cable, y no es tenida en cuenta en el clculo elctrico del conductor.

Figura 1.4Seccin transversal de un conductor con refuerzo de acero con 7 hilos de acero y 24 de aluminioEnla Figura1.4 se muestra la seccin transversal de un cable de aluminio con refuerzo de acero (ACSR). El conductor que se muestra tiene 7 hilos de acero que forman el ncleo central alrededor del cual hay dos capas de hilos de aluminio. Hay 24 hilos de aluminio en las capas externas. El conductor trenzado se especifica como 24 A1/7 St, o simplemente 24/7. Se obtienen diferentes esfuerzos de tensin, capacidades de corrientes y tamaos de conductores al usar diferentes combinaciones de acero y aluminio. Otros tipos de ASCR son:ACSR/AW - Conductor de Aluminio con Refuerzo de Acero Aluminizado:El conductor ACSR/AW ofrece las mismas caractersticas de fortaleza delACSRpero la corriente mxima que puede soportar el cable y su resistencia a la corrosin son mayores debido al aluminizado del ncleo de acero. Provee mayor proteccin en lugares donde las condiciones corrosivas del ambiente son severas.ACSR/TW- Conductor de Aluminio con Refuerzo de Acero:Las estructuras a utilizar deben ser evaluadas cuidadosamente debido al gran peso de este conductor.ACSR/AE - Conductor de Aluminio con Refuerzo de Acero:Como su nombre lo indica, el ACSR/AE (Air Expanded) ACSR es un conductor cuyo dimetro ha sido incrementado o "expandido" por espacios de aire entre las capas exteriores de aluminio y el ncleo de acero.

Figura 1.5 Conductor ASCR/AEConductores De Aluminio Con Alma De Aleacin(ACAR)EL ACAR tiene un ncleo central de aluminio de alta resistencia rodeado por capas de conductores elctricos de aluminio.Independientemente de las caractersticas elctricas y mecnicas que conducen a la eleccin de un tipo de conductor u otro, no se deben perder nunca de vista los principios bsicos de uso de conductores de aluminio:1) Los conductores de aluminio se utilizan siempre en forma de conductores trenzados, debido a que poseen mejor resistencia a las vibraciones que los conductores de un nico alambre.2) Expuestos a la intemperie se recubren rpidamente de una capa protectora de xido insoluble y que protege al conductor contra la accin de los agentes exteriores. Pese a esto deber prestarse atencin cuando hay ciertos materiales en suspensin en la atmsfera, zonas de caleras, cementeras, etc. exigen seleccionar una aleacin adecuada.3) Ciertos suelos naturales atacan al aluminio en distintas formas, por lo que no es aconsejable utilizarlo para la puesta a tierra de las torres, al menos cuando se ignoran las reacciones que el suelo puede producir.4) El aire marino tiene una accin de ataque muy lenta sobre el aluminio, de todos modos numerosas lneas construidas en la vecindad del mar han demostrado ptimo comportamiento, en estos casos se deben aumentar las precauciones en lo que respecta al acierto en la eleccin de la aleacin y su buen estado superficial, en general el ataque ser ms lento cuanto menos defectos superficiales existan. Los defectos superficiales son punto de partida de ataques locales que pueden producir daos importantes, si no se presentan entalladuras o rebabas (que pueden ser causadas por roces durante el montaje) los hilos sern menos sensibles al ataque exterior.5) El aluminio es electronegativo en relacin a la mayora de los metales que se utilizan en las construcciones de lneas, y por esto se debe tener especial cuidado en las uniones.6) La temperatura de fusin del aluminio es 660 grados C (mientras el cobre funde a 1083 grados C) por lo tanto los conductores de aluminio son ms sensibles a los arcos elctricos.A su vez los conductores de aleacin de aluminio presentan algunas ventajas respecto de los de aluminio acero, a saber:Mayor dureza superficial, lo que explica la ms baja probabilidad de daos superficiales durante las operaciones de tendido, particularidad muy apreciada en las lneas de muy alta tensin, ya que como consecuencia se tendrn menos prdidas por Efecto Corona, y menor perturbacin radioelctrica. Menor peso, por lo que es ms econmico.Una desventaja que debe sealarse para la aleacin de aluminio es que por ser sus caractersticas mecnicas consecuencia de tratamientos trmicos, el cable es sensible a las altas temperaturas (no debe superarse el lmite de 120 grados C) por lo que debe prestarse especial atencin al verificar la seccin para las sobre corrientes y tener particularmente en cuenta la influencia del cortocircuito.Para concluir, el conductor es el componente que justifica la existencia de la lnea, por lo tanto toda la obra se hace para sostenerlo, y entonces es valida la afirmacin de que su eleccin acertada es la decisin ms importante en la fase de proyecto de una lnea.Adems no debe olvidarse de respetar los lmites de temperatura con la corriente de rgimen, y con la mxima solicitacin de cortocircuito, no se debe alcanzar una temperatura tal que provoque una disminucin no admisible de la resistencia mecnica del conductor. En la siguiente tabla se puede apreciar las caractersticas fsicas y elctricas tanto del cobre como del aluminio.

PropiedadesAluminio 99,5%Cobre

Densidad a 20C2,78,90

temperatura de fusin o de fusin incipiente C6581.083

Coeficiente de dilatacin lineal entre 20 y100C23.10-616,4.10-6

Calor especfico cal/g C a20C0,280,09

Conductibilidad trmica cal.cm/cm2.seg.C a20C0,520,92

Resistividad elctrica Ohm.cm2/m a20C0,02850,017

Mdulo de elasticidad kg/mm26.90011.200

Tabla 1.1Caractersticasdel cobre y el aluminioAluminioCobre

A IGUAL CONDUCTIBIDAD ELECTRICARelacin de las secciones1.641

Relacin de los dimetros1.281

Relacin de los pesos0.501

Relacin de las cargas a la rotura0.781

A IGUAL CALENTAMIENTORelacin de las secciones1.4051

Relacin de los pesos0.4241

A IGUAL SECCIONRelacin de las conductividades0.611

Relacin de los pesos0.301

Tabla 1.2 relacinde caractersticas entre cobre y aluminioLa pantalla:Est constituida por una capa conductora colocada sobre el aislamiento y conectada a tierra, que tiene por objeto principal crear una superficie equipotencial para obtener un campo elctrico radial en el dielctrico. La pantalla sirve tambin para blindar el cable contra potenciales inducidos por campos elctricos externos y como proteccin para el personal, mediante su conexin efectiva en tierra.Puede realizarse mediante una cinta de papel metalizado o una cinta de un metal no magntico (cobre o aluminio) de un espesor del orden de los.8 mm, enrollada sobre el aislamiento. En los cables para alta tensin en los que los gradientes elctricos aplicados al aislamiento son bajos, no se requiere un control de la distribucin del campo elctrico y por lo tanto puede prescindirse de la pantalla metlica; sin embargo sta se usa en ocasiones en cables de baja tensin, para evitar la induccin de potenciales en los conductores, debidos a los campos elctricos externos.El apantallamiento.Se llevan a cabo entre iones, por consiguiente con carga elctrica neta. Pueden participar tanto grupos funcionales cargados (carboxilo, amino) como iones inorgnicos, y pueden ser tanto de atraccin, si los iones tienen cargas opuestas como de repulsin, si presentan igual carga. Ambos tipos de interaccin son importantes en las biomolculas, y por ello se tratan aqu comointeracciones inicas, y no comoenlaces inicosexclusivamente.Losenlacesinicosse denominan a veces"puentes salinos", aunque esta es una denominacin anticuada y poco precisa.La fuerza de una interaccin de tipo electrosttico viene dada por la ley de Coulomb, pero el parmetro que aqu nos interesa es laenerganecesaria para romper un enlace inico (energa necesaria para separar dos grupos de distinta carga desde la distanciarhasta el infinito), o la energa necesaria para acercar dos grupos con igual carga hasta la distanciar.Esta energa viene dada por la expresin:qyqson las cargas de los iones considerados,kuna constante de proporcionalidad,rla distancia entre los iones yela constante dielctrica

La constante dielctricaedepende el medio, y es un parmetro que indica el grado de apantallamiento que sufre el campo elctrico en el medio en el cual se encuentran las cargas. En el vaco vale 1, en hidrocarburos aproximadamente 2, mientras que en el agua, y debido a su elevadomomento dipolar, la carga se apantalla rpidamente; la constante dielctrica tiene en este caso un valor de 78,5: por consiguiente las interacciones electrostticas son mucho menos intensas en medio acuoso que en un medio apolar. Por otra parte, la presencia de iones en disolucin, lo que es lo habitual en el medio celular, contribuye a que el apantallamiento del campo elctrico sea muy eficiente. De hecho, se puede asumir que, en sistemas biolgicos acuosos, las interacciones inicas dejan de tener importancia a distancias superiores a 1 nm, ms o menos. Distinta puede ser la situacin en medios hidrofbicos libres de cargas, como el interior hidrofbico de las membranas o el interior de las protenas, en las que el efecto de las cargas elctricas puede alcanzar distancias superiores resultando en interacciones electrostticas significativas entre cargas alejadas del orden de varios nm. Por otro lado, el efecto de apantallamiento debido al agua depende del nmero de molculas de agua que se interpongan entre las cargas a considerar, por lo que dos grupos cargados situados muy prximos en la superficie de una protena podran interaccionar fuertemente a pesar de encontrase tericamente en medio lquido si entre ellos no se encuentran molculas del disolvente.Son caractersticas importantes de las interacciones inicas, adems de su dependencia de la constante dielctrica del medio:No direccionalidad:Los grupos cargados van a interaccionar con la misma fuerza, independientemente de su orientacin relativa.

Dependencia de la distancia:La energa de la interaccin disminuye en funcin del inverso de la distancia al separar las cargas, haya o no apantallamiento. El apantallamiento hace que la energa de la interaccin disminuya ms rpidamente con la distancia.

Dependencia del pH (no siempre)Los grupos inicos de las biomolculas son generalmente cidos o bases dbiles, cuyo grado de ionizacin depende del pH.En este ejemplo se muestra la energa de enlace (en unidades arbitrarias) entre un resto de cido glutmico (pK 4,25) y un resto de histidina (pK 6,00)

Teniendo en cuenta todo lo anterior, est claro que no se puede dar un valor preciso para la energa de este tipo de interacciones, pero en general se puede admitir que presentan un valor de 10 a 70 kJ/mol, teniendo este ltimo valor en condiciones excepcionales.Adems de la importancia que tienen en la unin de restos cargados de aminocidos, son fundamentales para la unin de iones inorgnicos a las biomolculas.Enlace inico en laprostaglandina sintasaIhumana. En este caso la estructura se ha determinado por difraccin de rayos x, y los hidrgenos no son visibles en la imagen. Archivo PDB:1PTH

Enlace inico en la superficie delcitocromo cde caballo. La estructura se ha determinado por RMN, por lo que son visibles los hidrgenos y se puede apreciar directamente el grado de ionizacin. Archivo PDB: 1AKK

Note que en estos ejemplos la distancia entre las cargas es muy pequea y no se encuentran prximas molculas de agua ni otros iones, por lo que la energa de estos enlaces debe ser relativamente alta.

A pesar de que la presencia de agua y otros iones apantallalasinteraccionesinicas,stas son lasnicas que se transmiten aciertadistancia,aunqueseacorta; los restantes tipos de interaccin no-covalente requieren prcticamente el contacto directo entre los grupos que interactan. Adems, la distribucin de cargas en la superficie de las macromolculaspuede crear campos elctricosdeimportancia para la orientaciny acercamientode otras molculassobre susuperficie