Electrificación Rural Económica

Se puede llevar el servicio de electricidad de un modo muy económico 20% del costo convencional mediante una línea eléctrica a consumos muy bajos y a grandes distancias (5 KVA / 100 Km)

En 1984 concurrí a la 10º Conferencia Latinoamericana de electrificación rural donde me enteré:

• Que los medios rurales no son asistidos con el servicio eléctrico por ser costoso y no justificarse por ser consumos muy bajos

• Que existía una gran experiencia en México con líneas no convencionales 1F-1H (una fase un hilo) o SWER (single wire earth return) o como yo propongo MRT (monofásica con retorno por tierra) que son muy económicas y que se había implementado en el estado de Oaxaca donde se instalaron miles de Km. Para miles de consumos rurales de un solo edificio (escuelas, ranchos). En 1987 a pedido de la Gendarmería Nacional que tenía un puesto fronterizo a 7 Km de un pueblo, proyecté y dirigí la construcción de la primera MRT de la región y de Argentina. Finalmente se construyeron más líneas y de todas ellas la más singular es la que hablaremos hoy.

Electrificación MRT a Estancia Santa Ana

Santa Ana es una estancia patagónica argentina de 5 viviendas a 10 Km del servicio eléctrico, es una región con mucho viento, nieve y frío.

Resumen Técnico

El conductor que se utiliza es alambre de alambrado (alambre San Martín) y es suficiente su cálculo mecánico en función de la flecha máxima del vano, es decir la altura al piso. Se uso un vano de 150 m, postes de eucalipto creosotado, alambre de 4 mm de diámetro y una tensión de tracción de 200 Kg (se puede producir a mano o con una camioneta).

El comportamiento mecánico de esta línea en 14 años de servicio fue excelente, no presentó inconvenientes por vibraciones eólicas, resistió manguitos de hielo de 10 cm de diámetro y ráfagas de viento de 100 Km/h. Nunca se cortó.

Los postes de suspensión o apoyo fueron constituidos por un único poste con un aislador MN 14 en la punta cuyo bulón de anclaje se fijó a través de un abrazadera que se había soldado, en su base el poste simplemente se apisonó, la atadura de la línea con alambre de acero dulce (alambre atar). Los postes de retención (extremos de línea y cambios de dirección) se constituyeron con 2 postes en V invertida según el plano de resistencia de la tracción deseada.

La aislación de retención en este caso fueron una cadena de dos aisladores MN 30 fijados al poste con el herraje normalizado.

Desde el punto de vista eléctrico es suficiente calcular la línea a la caída de tensión en el extremo producido por la resistencia óhmica del conductor (es decir se desprecian los efectos L y C). Se comprobó que la caída de tensión así calculada era exactamente la producida. Como esta línea se alimentó de una trifásica convencional de 3 x 33.000 V, la tensión de fase a tierra resulta de 19.052 V por lo que cada 1 A que circula representa con la punta 20 KVa ( la estancia requería 40 KVa) esos 10 Km de conducción MRT de 40 KVA sólo producen una caída de 100 Volts.

La subestación

En el consumo consistió simplemente de un transformador monofásico de 40 KVA; 19.000 V/220 V. La puesta a tierra consistió en una red de conductores de cobre de 50 mm cuadrados y jabalinas JP 2000 (es decir de cobre, de 2 m de largo) enterradas en un terreno húmedo al que al momento de taparlo se le agregó sal gruesa, polvo de carbón vegetal y todo tipo de metales en tamaños menores que se encontraron (bulones, arandelas) con lo que se logró una resistencia de disipación bajísima (1,5 ohms).

Una cuestión interesante que en el análisis teórico preliminar me desvelaba era como sería el comportamiento de retorno de corriente eléctrica por tierra ya que el terreno está constituido por canto rodado en sedimento arcilloso de alta resistividad eléctrica (200 a 1.400 ohms/mt). El estudio teórico requiere el manejo de ecuaciones de Bessel y funciones hiperbólicas. No es necesario su manejo, sin embargo de surge de las comprobaciones previas que mi tesis eléctrica se cumple. La electricidad retorna exactamente por debajo de la línea (es decir no acorta camino) formando capas cilíndricas de conducción superpuestas, aumentando el diámetro según aumente la resistividad del terreno. Todo esto al efecto de minimizar la energía reactiva inductiva del sistema.

Observación

Este sistema tiene como limitante el que debe ser alimentado de un sistema convencional que tenga el neutro aterrizado (es decir, no puede ser un secundario delta del transformador sino un secundario estrella) de todas maneras si no se dispusiese de esto hay una situación sencilla que en Río Turbio no fue necesario experimentar porque el sistema es con neutro a tierra. Otro inconveniente que se verá no es tal, es que el servicio que produce es monofásico.

La Estancia Santa Ana que es muy moderna necesitaba el servicio trifásico por lo que tuve que diseñar y construir un "conversor de fase", es decir una máquina estática que se alimenta de 220 V y produce 3 x 380 V que resulta muy económico de construir.

Estos 10 Km de línea con su subestación, conversor de fase, los materiales, la mano de obra (los peones de la estancia) y mis honorarios sin beneficios, costaron u$s 18.000.

Estos u$s 1.800/Km de esa línea que eran también un valor de cálculo previo, resultaron para este caso y para dos líneas más.

Este interesante artículo fue escrito por el Ing. Ramón Rodríguez de Argentina en el sitio web Ambiente Ecológico. Dicho ingeniero es Profesor concursado asociado de la Unidad Académica Río Turbio. Universidad Nacional de la Patagonia Austral (Argentina).