ESTUDIO DE MERCADO DE LOS CONDUCTORES DE COBRE

EN LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN RURAL

INFORME FINAL

Preparado por el

Programa de Investigaciones en Energía (PRIEN)

Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Universidad de Chile

Para el Centro De Promoción De Usos Del Cobre

PROCOBRE - CHILE

Santiago, abril del 2002

ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN. ....................................................................................................................................... 3

2 IMPORTANCIA DEL CONSUMO DE COBRE EN CONDUCTORES ELÉCTRICOS. .................... 3

3 IMPORTANCIA DEL PRECIO DEL METAL TRANSADO EN LA ELECCIÓN DE CONDUCTORES................................................................................................................................................... 6

4 PRODUCCIÓN MUNDIAL DE COBRE Y DE ALUMINIO. ................................................................. 9

5 CONSUMO DE COBRE EN EL CONTINENTE AMERICANO. ........................................................ 10

6 ANÁLISIS COMPARATIVO DE PRECIOS DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS. ........................ 11

6.1 CONDUCTORES DESNUDOS DE ALUMINIO................................................................................... 11 6.2 CONDUCTORES DESNUDOS DE COBRE.......................................................................................... 12 6.3 CONDUCTORES DE ALUMINIO REFORZADO. ............................................................................... 12 6.4 CONDUCTORES EN EL MERCADO CHILENO................................................................................. 13

7 CONSIDERACIONES TÉCNICAS PARA LA SELECCIÓN DE CONDUCTORES REQUERIDOS POR PROGRAMAS DE ELECTRIFICACIÓN RURAL................................................................................ 13

7.1 ELEMENTOS IMPORTANTES EN EL CÁLCULO DE LÍNEAS AÉREAS PARA ELECTRIFICACIÓN RURAL.......................................................................................................................... 13

8 DIMENSIONAMIENTO MECÁNICO DE UN CONDUCTOR DE UNA LÍNEA AÉREA. .............. 18

8.1 DETERMINACIÓN DE LA FLECHA Y TENSIÓN DE UN CONDUCTOR....................................... 18 8.2 SOBRECARGAS A LAS QUE SE ENCUENTRAN SOMETIDOS LOS CONDUCTORES. .............. 19

8.2.1 El efecto del hielo. .......................................................................................................................... 19 8.2.2 El efecto del viento. ........................................................................................................................ 20

8.3 EFECTO DE LAS SOBRECARGAS DE HIELO Y VIENTO PARA CONDUCTORES DE COBRE Y DE ALUMINIO................................................................................................................................................. 20

8.3.1 Conductores de cobre y de aluminio en condiciones de montaña. ................................................. 21 8.3.2 Conductor de cobre y de aluminio en condiciones costeras.......................................................... 23

8.4 EFECTO DE LA CORROSIÓN EN CONDUCTORES DE COBRE Y DE ALUMINIO...................... 25 8.5 COMPARACIÓN ECONÓMICA DE LÍNEAS EN ALUMINIO VERSUS LÍNEAS EN COBRE....... 26

9 PROYECCIÓN DEL CONSUMO DE COBRE ASOCIADO A PROGRAMAS DE ELECTRIFICACIÓN RURAL: EL CASO CHILENO. .................................................................................. 31

9.1 DATOS GLOBALES DE CONSUMO DE COBRE EN LÍNEAS AÉREAS. ........................................ 31 9.1.1 Mercado Interno. ............................................................................................................................ 31

9.2 CONSUMO DE COBRE ASOCIADO AL PROGRAMA DE ELECTRIFICACIÓN RURAL. ............ 32

10 PROYECCIÓN DEL CONSUMO EN ELECTRIFICACIÓN RURAL................................................ 33

10.1 ESTADO ACTUAL DEL PER. .......................................................................................................... 33 10.2 PROYECCIÓN DEL NÚMERO DE VIVIENDAS A SER ELECTRIFICADAS POR EL PER AL AÑO 2005.......................................................................................................................................................... 34 10.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS PROYECTOS DE ELECTRIFICACIÓN RURAL DEL PER Y DETERMINACIÓN DE LOS KILÓMETROS DE LÍNEA AL AÑO 2005..................................................... 39 10.4 PROYECCIÓN DE LA DEMANDA DE CONDUCTORES DE COBRE. ....................................... 41

11 EL CONSUMO DE COBRE EN EL SECTOR DE LA CONSTRUCCIÓN (BUILDING WIRE). .... 44

11.1 ESTIMACIÓN DEL CONSUMO DE COBRE EN CONDUCTORES DE COBRE EN HOGARES. 45

1

11.1.1 Consumo de conductores de cobre en una vivienda de 36 m2. ....................................................... 46 11.1.2 Consumo de conductores de cobre en una vivienda de 70 m2. ....................................................... 47 11.1.3 Aumento potencial del consumo de cobre en viviendas.................................................................. 48

11.2 ALGUNAS RECOMENDACIONES PARA AUMENTAR EL CONSUMO DE COBRE EN LOS HOGARES. ....................................................................................................................................................... 50

12 CONCLUSIONES. ..................................................................................................................................... 50

3

1 INTRODUCCIÓN. Los conductores eléctricos son fabricados de cobre y aluminio, que son metales de características adecuadas para este fin. Inicialmente los sistemas eléctricos de distribución y de baja tensión sólo utilizaban conductores de cobre. Desde mediados de la década de los 40 se hizo notoria la presencia de conductores de aluminio en dichas instalaciones, en función básicamente del menor peso y menor costo de la inversión inicial. No obstante, el desempeño a través del tiempo de vida de las instalaciones así como el ambiente donde son instaladas son puntos importantes a considerar al momento de evaluar la conveniencia de emplear cobre o aluminio en una línea eléctrica. En este documento se entregan algunos elementos que apuntan a determinar algunos aspectos técnicos y económicos que no siempre son considerados adecuadamente en el análisis comparativo de conductores eléctricos de cobre y aluminio, como lo son las solicitaciones mecánicas a que son sometidos uno u otro conductor. Si bien estas solicitaciones son aplicables en diversas condiciones ambientales, es en el sector rural donde ellas son más relevantes razón por la cual es este sector el que se estudia con mayor detalle. En este contexto, en el trabajo se entrega, en primer lugar, una revisión a la evolución de los mercados del cobre y del aluminio. En segundo lugar se aborda el tema del dimensionamiento mecánico de las líneas aéreas y se realizan algunas comparaciones en función de las solicitaciones mecánicas a las que se encuentran sometidas. En tercer lugar, se entregan proyecciones sobre el consumo de cobre en el marco del Programa de Electrificación Rural, cuya meta es de una cobertura de 90% de sectores electrificados para el año 2005. Finalmente, se estudia la incorporación de cobre en los hogares y se estima el incremento en su uso debido a los nuevos requerimientos que presentan las viviendas actuales.

2 IMPORTANCIA DEL CONSUMO DE COBRE EN CONDUCTORES ELÉCTRICOS.

El consumo de cobre ha estado tradicionalmente vinculado con los conductores eléctricos y las tuberías de cobre. Al observar la evolución histórica –en Estados Unidos solamente- del consumo de cobre asociado a conductores eléctricos, es posible visualizar que en un horizonte de 20 años, y a pesar de todos los vaivenes económicos del precio y la demanda, un 50% prácticamente exacto de productos domésticos fabricados con cobre corresponden a conductores de cobre. La Figura 1 siguiente muestra esta evolución histórica comprobándose que en ese lapso de 20 años el consumo de cobre asociado a conductores eléctricos subió en un 64% (equivale a un 2,5% anual); es necesario precisar que el incremento más importante en la demanda se ha producido en el último decenio, en el que el incremento anual equivale a un 3,1% anual.

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1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Cob

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ras]

USA Total Wire products millones de libras USA Total Domestic products millones de libras Fuente: U.S. Department of Commerce.

Figura 1. Producción de alambre de cobre y producción total de productos de cobre en Estados Unidos entre 1980 y el 2000.

La producción de conductores de cobre admite variadas clasificaciones. Una de las más empleadas es la siguiente:

Tipos de conductores de cobre.

a) Conductor para uso domiciliario (Building wire). b) Conductor para uso magnético (magnet wire, para motores y transformadores

esencialmente). c) Conductor para distribución y transmisión (power cable). d) Conductor para telecomunicaciones (telecommunication cable). e) Conductores para usos electrónicos. f) Conductores para cordones y cables de conexión de aparatos eléctricos

(Apparatus wire and cordage). g) Conductores para uso automotriz (Automotive wire and cable except magnet). h) Conductores en barras desnudas (Bare wire) i) Otros.

La Figura 2 muestra la evolución de la producción de algunos tipos de conductores eléctricos, para consumo interno de Estados Unidos. De esta figura se observa lo siguiente:

5

a) Conductor para distribución y transmisión (power cable). De un total de 4.608 millones de libras de conductores de cobre fabricados en el año 2000, 320 millones de libras corresponden a conductores para distribución y transmisión de electricidad. Es importante destacar que entre los años 1980 y 2000 el incremento de producción de este ítem es apenas del orden del 0,7% anual, muy inferior al experimentado por los otros tipos de conductores de cobre.

b) Conductor para uso magnético (magnet wire). De un total de 4.608 millones de libras de conductores de cobre fabricados en el año 2000, 800 millones de libras corresponden a conductores para distribución y transmisión de electricidad. En el período 1980 al 2000, se observa un crecimiento importante de este tipo de conductores, del orden del 3% de crecimiento en el total del período. Si consideramos el período 1990 al 2000 el crecimiento es de un 4,7% anual.

c) Conductor para uso domiciliario (Building wire). De un total de 4.608 millones de libras de conductores de cobre fabricados en el año 2000, 1.433 millones de libras corresponden a conductores para uso domiciliario, lo que implica que es uno de los usos más relevantes del cobre. El crecimiento en el período 1980 al 2000 de la producción de estos conductores ha sido elevado –del orden del 4,3% anual- no obstante que en el período 1990 al 2000 ha crecido en menor magnitud (2,3% anual).

d) Otros conductores. En este ítem se han agrupado: cable para telecomunicaciones, cables para usos electrónicos, cables para aparatos eléctricos, cables para uso automotriz y barras de cobre. Se trata de un conjunto importante (2.058 millones de libras en el año 2000), que en el primer decenio considerado (1980 a 1990) no muestra incremento, pero, que en el segundo decenio (1990 al 2000) se incrementa a una tasa de un 3,9% anual.

En un lapso de 20 años el consumo de cobre en Estados Unidos, asociado a conductores eléctricos, ha crecido a una tasa del 2,5 % anual; en el último decenio el incremento ha sido de un 3,5% anual. En el mismo lapso de 20 años el consumo de conductores de cobre empleado en distribución y transmisión de electricidad sólo ha crecido a una tasa de 0,8% anual, mientras que el empleado en aplicaciones domiciliarias ha crecido a un 2,3% anual. El análisis que se desarrolla a continuación trata de, no sólo explicar la baja tasa de crecimiento del uso del cobre en distribución de electricidad, sino que además puntualizar las características técnicas que se deben enfatizar para mantenerlo en el sitial de elemento clave en líneas aéreas de distribución de electricidad, particularmente en sectores rurales.

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1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Cob

re [m

illon

es d

e lib

ras]

USA Total Wire products millones de libras USA Total Building wire products millones de librasUSA Total Power cable products millones de libras USA Total magnet wire products millones de librasUSA Total Resto wire products millones de libras

Fuente: U.S. Department of Commerce.

Figura 2. Producción de diferentes tipos de conductores eléctricos en Estados Unidos.

3 IMPORTANCIA DEL PRECIO DEL METAL TRANSADO EN LA ELECCIÓN DE CONDUCTORES.

Los conductores eléctricos de cobre tienen como alternativa técnica el empleo de conductores de aluminio, la que se puede convertir en rentable si el precio del cobre crece con respecto al del aluminio. El consumo de cobre mundial (mostrado en la Tabla 1) en el período 1993 a 1997 muestra una tasa de crecimiento de un 3,5% anual (incluso entre 1996 y 1997 crece un 5,2%). A este consumo mundial se asocia la producción mundial de cobre, la que, al no coincidir con el consumo provoca variaciones del precio del cobre, la que se muestra en la Figura 3 para el período 1989 al 2001.

Tabla 1. Consumo mundial de cobre [miles de toneladas métricas]

Continente 1993 1994 1995 1996 1997

EUROPA 4,546.9 4,721.1 4,984.0 4,858.2 5,166.8 AFRICA 134.2 155.5 143.4 145.1 150.8

7

ASIA 4,809.0 4,934.1 5,500.5 5,702.2 5,997.0 AMÉRICA 4,017.9 4,537.6 4,365.1 4,554.4 4,754.1 OCEANÍA 188.4 184.0 205.3 225.8 224.0 Otros 17.0 16.0 16.0 16.8 16.8 TOTAL 13,713.4 14,548.3 15,214.3 15,502.5 16,309.5

Fuente: World Bureau of Metal Statistics

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500

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1500

2000

2500

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ene-89 ene-90 ene-91 ene-92 ene-93 ene-94 ene-95 ene-96 ene-97 ene-98 ene-99 ene-00 ene-01

Prec

io d

el c

obre

[US$

/ton]

Fuente: PRIEN a partir del London Metal Exchange Data Base.

Figura 3. Precio del cobre transado en el período 1989 al 2001.

No obstante esta gran variabilidad en el precio del cobre, desde el punto de vista económico, la sustitución de cobre por aluminio será función de la relación de precio entre aluminio y cobre. La Figura 4 muestra esta relación de precios entre 1989 y 2001. Se observa lo siguiente:

a) El precio (en US$/ton) del cobre supera al precio del aluminio (también en US$/ton), entre 1989 y 1996, en más de 1,5 veces, llegando a ser más del doble a fines del año 1991.

b) A partir de 1998 la misma relación de precios es sustancialmente inferior, siendo el precio del cobre no superior a 1,25 veces el precio del aluminio. En el período 1998 al 2001 esta relación es singularmente estable.

8

PRECIO COBRE/PRECIO ALUMINIO

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

ene-89 ene-90 ene-91 ene-92 ene-93 ene-94 ene-95 ene-96 ene-97 ene-98 ene-99 ene-00 ene-01

Rel

ació

n co

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US$

/Ton

]/alu

min

io[U

S$/T

on]

Fuente: PRIEN a partir del London Metal Exchange Data Base.

Figura 4. Relación entre el precio del cobre y el precio del aluminio en el período 1989 al 2001.

Pareciera entonces que en el escenario de precios previo a 1986 –por razones económicas- el aluminio pudo haber sustituido en algunas aplicaciones al cobre. El nuevo escenario, dado por la relación de precios entre el año 1998 y el 2001, favorece el uso del cobre, lo que implica, probablemente, recuperar mercados perdidos durante el lapso en que el precio del cobre era sustantivamente superior al del aluminio.

9

4 PRODUCCIÓN MUNDIAL DE COBRE Y DE ALUMINIO. Sin duda que otra de las variables relevantes en la variabilidad del precio del cobre es el incremento de la producción mundial de este metal en los últimos años. Sin embargo, se ha dicho, que el precio del aluminio, en los últimos tres años, ha tenido una variabilidad de precio similar. Por esta razón es relevante observar comparativamente la evolución de la producción de ambos metales –cobre y aluminio- en un horizonte de tiempo amplio. La Figura 5 muestra entre 1972 y 1999 la producción de cobre de mina (en miles de toneladas cortas) y la producción primaria de aluminio (en miles de toneladas métricas), de lo que se observa lo siguiente:

a) Entre los años 1972 y 1994 el incremento anual de producción de cobre es de un 2,26% mientras que el del aluminio es de un 2,35% anual. Se trata de cifras similares, que si bien muestran una cierta variabilidad de año en año, presentan una tendencia clara en el período mencionado.

b) Entre los años 1994 y 1999 ambos metales muestran un incremento de producción notable. La producción de cobre se incrementa en un 5,97% anual y la de aluminio en un 6,28% anual. Este incremento de producción ha ido aparejado de un incremento del consumo sólo en algunos años y es la causa de la variabilidad de precios aludida en los párrafos anteriores.

El crecimiento en la producción mundial de ambos metales ha sido similar, siendo sólo levemente superior el del aluminio.

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1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005

Alu

min

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ton

mét

ricas

] Cob

re [m

iles

ton

cort

as]

Aluminio (prod. Primaria) Cobre (mina)

Fuente: PRIEN a partir de datos del International Copper Study Group (ABMS) y del International Aluminium Institute.

Figura 5. Evolución de la producción de Cobre y Aluminio en el período 1972 a 1999

5 CONSUMO DE COBRE EN EL CONTINENTE AMERICANO. El consumo de cobre en el continente americano se muestra en la Tabla 2, entre los años 1993 y 1997. Como se ha dicho este total representa aproximadamente el 30% del consumo mundial de cobre. Evidentemente que Canadá y Estados Unidos representan la mayor parte de este consumo (84%); el 16% del consumo restante se asocia a países que no tienen el mismo estándar económico que los países desarrollados y, por tanto, las características de sus consumos son sustancialmente diferentes. Así por ejemplo, en estos países existen extensas zonas sin electrificar, los cableados domiciliarios son deficitarios y/o sobrecargados y la incorporación de equipos eléctricos y electrónicos a nivel domiciliario es incipiente o sustancialmente menor que en los países desarrollados. Todo esto motiva un tratamiento especial de los conductores eléctricos en estos países de América Latina. En los párrafos siguientes se dará especial énfasis al uso de conductores eléctricos en la electrificación rural.

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Tabla 2. Consumo de cobre en el continente americano

[miles de toneladas métricas]

América

1993 1994 1995 1996 1997

Canadá 221,6 237,3 231,7 257,3 263,6 Estados Unidos 3.237,4 3.653,1 3.524,4 3.612,4 3.738,0 Argentina 55,1 56,2 47,7 49,5 52,1 Brasil 203,5 234,8 251,6 299,1 319,4 Chile 75,0 86,3 87,7 91,0 79,7 México 172,2 210,0 171,9 192,0 230,0 Perú 35,8 34,7 30,1 21,8 40,0 Venezuela 13,0 14,1 18,0 21,3 23,0 Otros de América 4,3 11,1 2,0 10,0

8,3

TOTAL 4.017,9 4.537,6 4.365,1 4.554,4 4.754,1 Fuente: World Bureau of Metal Statistics

6 ANÁLISIS COMPARATIVO DE PRECIOS DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS.

6.1 CONDUCTORES DESNUDOS DE ALUMINIO. La Tabla 3 muestra los precios (en dólares/kg) de conductores de aluminio de diferentes secciones, desnudos, para empleo en líneas aéreas de distribución de electricidad en ambientes poco agresivos.

Tabla 3. Precio de conductores de aluminio desnudos (AAC)

CÓDIGO Sección [mm2] Precio [US$/kg] ROSE 21,1 5,69 IRIS 33,6 5,34 POPPY 53,5 4,94 ASTER 67,4 4,85 PHLOX 85,0 4,72 OXLIP 107,2 4,72 DAISY 126,7 4,61 TULIP 170,5 4,94 COSMOS 241,7 4,85 DAHLIA 282,0 4,78 COEROPSIS 805,8 4,58

Fuentes: 1. ALCAN, Febrero 12, 2001 para secciones entre 21,1 y 85 mm2.

2. ALCAN, Agosto 7, 2201 para secciones entre 107,2 y 805,8 mm2 (se emplea los valores para Ontario y Quebec y la relación 1,57 USCD$/USUSA$)

12

6.2 CONDUCTORES DESNUDOS DE COBRE. La Tabla 4 muestra los precios (en dólares/kg) de conductores de cobre de diferentes secciones, desnudos, para empleo en líneas aéreas de distribución de electricidad empleando la misma fuente de información del párrafo anterior, lo que permite realizar un análisis comparativo. Se observa que en dólares/kg el cobre resulta entre 1,3 y 1,5 veces más caro que el aluminio, es decir, se repite la relación de precios mostrada en la Figura 4.

Tabla 4. Precio de conductores de cobre desnudos

Sección [mm2] Precio [US$/kg] 8,4 5,75

13,3 6,52 21,1 5,26 26,7 5,45 33,6 4,87 54,0 5,26 67,4 5,15 85,0 5,19

107,2 5,22 126,7 5,29

Fuente: ALCAN, Agosto 7, 2201 (se emplea los valores para Ontario y Quebec y la relación 1,57 USCD$/USUSA$)

6.3 CONDUCTORES DE ALUMINIO REFORZADO. Debido a que el aluminio tiene una resistencia a la tracción sustancialmente inferior a la del cobre se les construye con un alma de acero que le permite mejorar sus características mecánicas (no obstante, aumenta el peso y disminuye su resistencia a la corrosión). La Tabla 5 muestra los precios de esta opción constructiva (conductores ACSR). Se observa que esta opción constructiva es más cara (en dólares por kg de aluminio) que la opción cobre desnudo.

Tabla 5. Precio de conductores de aluminio reforzados (ACSR)

CÓDIGO Sección [mm2] Precio [US$/kg] SWAN 21,1 7,19 SPARROW 33,6 6,26 RAVEN 53,5 5,93 QUAIL 67,4 5,81 PIGEON 85,0 5,78 PENGUIN 107,2 5,78

Fuente: ALCAN, Febrero 12, 2001. La sección que se indica corresponde solamente a la sección de aluminio. El precio se calcula en dólares por kg de aluminio.

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6.4 CONDUCTORES EN EL MERCADO CHILENO. La Tabla 6 siguiente muestra los precios de lista de los conductores desnudos (aluminio y cobre) cotizados en el mercado chileno. Se observa que en dólares por kg el aluminio resulta más caro en el mercado nacional.

Tabla 6. Precio de conductores en el mercado nacional

Aluminio desnudo Sección [mm2] Precio [US$/kg]

50 5,43 70 5,72

120 5,85 240 5,51 300 5,23

Cobre desnudo Sección [mm2] Precio [US$/kg]

10,56 4,00 13,29 4,00 16,77 4,00 21,15 4,00 33,62 4,00

Fuente: DIPREL, Agosto de 1999 (Los valores cotizados en pesos se convirtieron al valor del dólar de Agosto, 1999, es decir, 513 pesos/dólar).

7 CONSIDERACIONES TÉCNICAS PARA LA SELECCIÓN DE CONDUCTORES REQUERIDOS POR PROGRAMAS DE ELECTRIFICACIÓN RURAL.

7.1 ELEMENTOS IMPORTANTES EN EL CÁLCULO DE LÍNEAS AÉREAS PARA

ELECTRIFICACIÓN RURAL. El cálculo de una línea eléctrica aérea consta de dos partes: una asociada al dimensionamiento eléctrico y otra al cálculo de las solicitaciones mecánicas a las que se encontrará sometida en el lugar donde será tendida. La determinación de la sección del conductor mediante criterios eléctricos está asociada a los niveles de regulación de voltaje, corrientes de cortocircuitos, pérdidas de potencia en la línea, etc. Sin embargo, la experiencia demuestra que en el caso de proyectos de

A nivel internacional el precio, en US$/kg, de los conductores de aluminio desnudo es similar al de los conductores de cobre desnudo. En Chile, el cobre es del orden de un 30% más barato que el aluminio, por lo que puede emplearse económicamente con mayor frecuencia.

14

electrificación rural la sección usualmente empleada (6 AWG en cobre), es más que suficiente para cumplir los criterios eléctricos de selección. Desde el punto de vista del diseño de la línea se deben considerar varios elementos que tienen impacto en su diseño mecánico, por ejemplo: • La separación mínima entre conductores desnudos está relacionada principalmente con

la sección del conductor y la flecha del tendido. • La altura mínima de los conductores sobre el suelo tiene impacto sobre la flecha de la

línea, la tensión o templado del conductor, la altura de los apoyos (postes). El reglamento de corrientes fuertes entrega los siguientes valores para la altura mínima de los conductores al suelo.

Tabla 7. Altura mínima para conductores.

DISTANCIA MEDIDA VERTICALMENTE [m]

CATEGORÍA A CATEGORÍA B CATEGORÍA C LUGAR

Entre Fases Fase Neutro Entre Fases Fase Neutro Entre Fases Regiones poco transitadas (montañas, praderas, cursos de agua no navegables)

5 4,60 5,50 4,60 5,0+0,006 por KV

Regiones transitables (localidades, cambios principales, calles y plazas públicas)

5 5 6 5,50 6,50+0,006 por KV

En cruces de caminos y calles

5,50 5,50 6 5,50 6,50+0,006 por KV

Fuente: Norma Chilena NSEG 5/2000 La Tabla 7 se determina bajo las condiciones de temperatura ambiente 30ºC y que el conductor no está sometido a sobrecargas.

• Según donde se encuentre instalada la línea, los conductores y las estructuras se verán

sometidos a solicitaciones mecánicas que dependen de las condiciones climáticas de la zona. Para estos efectos, el reglamento de corrientes fuertes tipifica las zonas del país de la siguiente forma

Zona I. Cordillera. Comprenderá en general las regiones ubicadas a una altura en metros superior según la tabla siguiente:

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Tabla 8. Definición zonas de montaña

Entre los paralelos de: Altitud [m]

Puerto Montt y Los Ángeles 600 Los Ángeles y San Felipe 1.000 San Felipe y Copiapó 1.500 Al Norte de Copiapó 2.000

Fuente: Norma Chilena NSEG 5/2000 Zona II. Comprenderá en general una faja costera de 20 Km. De ancho entre los paralelos de Tongoy y Puerto Montt. Zona III. El resto del país al norte del paralelo de Puerto Montt. Zona IV. El resto del país al sur del paralelo de Puerto Montt.

Así las instalaciones ubicadas en la zona I debe considerar sobrecargas de viento y hielo, en la zona II y III sólo de viento y en la zona IV el calculista debe adoptar de manera justificada las hipótesis de sobrecarga que empleará.

• La determinación de la flecha de los conductores y la tensión a la cual serán tensados se

relaciona directamente con el tipo de estructuras soportantes que se emplearán en el tendido. El reglamento entrega una tabla indicativa para las flechas máximas y tensiones que deben soportar los conductores de cobre para diferentes vanos, secciones y temperaturas. En las tablas siguientes se entregan los valores para líneas de media y baja tensión.

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Tabla 9. Tensiones Mecánicas y Flechas para Líneas de Media Tensión

Tensión Mecánica del Conductor [Kg]

Flecha [m]

Sección [mm2]

Sección [mm2]

Temp[ºC]

Tramo[m]

13,3

16

21,2

25

33,6

35

67,4

70

107

120

13,3

16

21,2

25

33,6

35

67,4

70

107

120

-5

40 90

135

220 220 220

260 260 260

320 320 320

400 400 400

550 550 550

600600600

110011001100

120012001200

120012001200

120012001200

0,14 0,54 1,22

0,140,571,28

0,150,591,34

0,140,581,30

0,140,551,24

0,130,541,21

0,140,561,27

0,130,541,21

0,200,801,81

0,230,522,07

10

40 90

135

173 156 142

207 196 186

249 235 223

319 306 254

444 433 422

490481470

897899900

989990991

906951983

892858997

0,17 0,76 1,90

0,180,751,79

0,190,811,92

0,180,751,77

0,170,701,61

0,160,671,55

0,170,691,53

0,160,651,46

0,271,012,21

0,311,162,50

15

40 90

135

160 147 136

192 185 178

230 221 214

296 288 282

413 408 403

457453449

834847860

923934946

823897946

810908965

0,19 0,81 1,98

0,190,801,87

0,210,862,00

0,200,801,84

0,180,741,69

0,180,711,62

0,190,731,62

0,170,571,63

0,251,082,29

0,341,222,58

20

40 90

135

148 138 130

178 174 170

212 208 205

273 271 270

362 384 385

425427429

773797821

858880904

858880904

735862935

0,20 0,86 2,06

0,210,851,95

0,220,922,03

0,210,851,93

0,200,751,77

0,190,781,70

0,200,781,70

0,190,731,61

0,321,142,38

0,381,282,68

25

40 90

135

136 130 125

163 163 164

194 196 197

251 255 259

352 361 363

393402410

712750785

794829863

794829863

669821907

0,22 0,92 2,15

0,230,902,03

0,250,972,17

0,230,902,01

0,220,841,85

0,210,891,93

0,220,831,77

0,200,781,68

0,361,202,46

0,411,352,74

30

40 90

135

125 122 120

150 154 157

176 184 190

230 240 248

322 325 353

362378392

653705751

731779825

731778825

612784861

0,24 0,98 2,23

0,250,962,11

0,271,032,26

0,250,962,09

0,230,891,93

0,220,851,85

0,240,881,85

0,220,831,76

0,391,272,95

0,451,412,63

50

40 90

135

85 97 105

103 123 136

120 148 165

157 192 214

192 214

251298333

448557637

507613696

507613696

451665792

0,35 1,23 2,57

0,361,202,45

0,401,292,60

0,371,202,43

0,341,132,27

0,321,082,18

0,341,112,19

0,321,052,08

0,551,532,88

0,611,663,14

70

40 90

135

55 80 93

72 101 115

85 123 146

111 158 188

111 158 188

173241288

312453552

349495599

349495599

362582723

0,51 1,48 2,90

0,511,462,78

0,561,542,92

0,521,462,76

0,501,392,61

0,471,342,52

0,501,272,52

0,461,302,63

0,711,773,19

0,761,903,44

Fuente: Norma Chilena NSEG 5/2000

17

Tabla 10. Tensiones Mecánicas y Flechas para Líneas de Baja Tensión

Tensión Mecánica del Conductor [Kg]

Flecha [m]

Sección [mm2]

Sección [mm2]

Temp. [ºC]

Tramo [m]

13,3

16

21

25

33,6

35

67,4

70

13,3

16

21

25

33,6

35

67,4

70

-5 45 60

220220

260260

350350

420420

450450

450450

900900

900900

0,14 0,24

0,140,25

0,140,24

0,140,29

0,170,30

0,180,32

0,170,31

0,180,32

10 45 60

175171

207203

262279

339335

345343

341339

702705

696701

0,17 0,31

0,170,32

0,170,30

0,170,31

0,220,40

0,240,42

0,220,33

0,230,41

15 45 60

162159

152190

162260

316313

316317

312314

644652

637648

0,18 0,32

0,180,35

0,180,32

0,180,33

0,240,43

0,260,45

0,240,42

0,250,41

20 45 60

150148

176177

243242

293291

288292

285290

588602

581590

0,20 0,36

0,200,37

0,200,35

0,200,35

0,270,47

0,280,50

0,260,46

0,280,49

25 45 60

138137

163163

224225

270271

262274

259267

535556

528552

0,22 0,39

0,220,40

0,210,38

0,210,39

0,290,50

0,310,54

0,290,49

0,310,52

30 45 60

127127

150151

205207

248251

238245

235247

456513

480509

0,34 0,42

0,240,44

0,230,41

0,230,41

0,320,55

0,340,58

0,320,54

0,340,56

50 45 60

86 91

103110

140150

171182

164184

163185

334379

332379

0,25 0,56

0,350,60

0,340,56

0,340,56

0,470,75

0,490,76

0,460,73

0,490,76

70 45 60

60 68

72 79

97 111

119136

122147

123151

248299

290304

0,50 0,78

0,500,83

0,490,76

0,490,76

0,630,94

0,650,95

0,620,92

0,650,94

Fuente: Norma Chilena NSEG 5/2000

18

En el punto siguiente se abordará con mayor detalle el cálculo mecánico de los conductores y la influencia de las condiciones climáticas en la selección del conductor adecuado.

8 DIMENSIONAMIENTO MECÁNICO DE UN CONDUCTOR DE UNA LÍNEA AÉREA.

8.1 DETERMINACIÓN DE LA FLECHA Y TENSIÓN DE UN CONDUCTOR. Un conductor con sus extremos fijos sometido a la acción de su propio peso y eventuales sobrecargas adopta la forma de una catenaria. La ecuación que relaciona la flecha y la tensión a que se encuentra sometido el cable es:

TLpf⋅⋅

=8

2

donde: f: flecha en metros. p: peso específico del conductor en kg/m. L: vano en metros. T: tensión del cable en kg. El conductor se encontrará en equilibrio en ciertas condiciones de tensión y de temperatura, luego cuando dichas condiciones cambian, el conductor se encontrará sometido a otra tensión y por lo tanto tendrá otra flecha. La ecuación que relaciona los diferentes estados de un conductor se denomina “ecuación de cambio de estado” y permite obtener el nuevo conjunto flecha – tensión cuando se ha producido un cambio de las condiciones en que se encuentra instalado el conductor. La expresión de la ecuación es la siguiente.

024)2(

24)1()(

2

121

2

122

23

2 =⋅⋅⋅

−⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−

⋅⋅⋅+⋅⋅−+

ESpLTT

ESpLESTT σσα

donde: T1 : tensión estado 1, [kg] P1: peso conductor estado 1, [kg] σ1 : temperatura estado 1, [°C] T2 : tensión estado 2, [kg] P2: peso conductor estado 2, [kg] σ2 : temperatura estado 2, [°C] S : sección del conductor, [mm] E : módulo de Young del conductor [Kg/mm2] α : coeficiente de expansión lineal [10-6/°C] L : vano [m]

19

Así, definido un estado de referencia (T, flecha y temperatura) se pueden determinar los otros estados de equilibrio para el conductor. Es usual definir como estado de referencia el estado EDS o Every Day Stress que corresponde a la condición de vibración del conductor sin viento a 15ºC y en que la tensión no es más de un 20% de la tensión de ruptura del conductor. 8.2 SOBRECARGAS A LAS QUE SE ENCUENTRAN SOMETIDOS LOS

CONDUCTORES. Los conductores se encuentran sometidos a dos condiciones de sobrecarga: el viento y el hielo. Éstas actúan en forma aislada o en conjunto dependiendo de la zona geográfica en que se encuentre el tendido y deben ser consideradas para estimar las tensiones máximas a las que estará sometido el conductor de manera de garantizar que no se sobrepasen los límites que imponen las normas. La norma chilena NSEG 5 E.n. 71 (y su actualización NCH Elec 5-2001) indica las condiciones en que se deben estimar los efectos del viento y del hielo.

Tabla 11. Especificaciones para el cálculo de sobrecargas mecánicas de Líneas Aéreas

Zonas Presión de Viento [Kg./m2]

Espesor Radial de la Capa de Hielo

[mm]

Temperatura [ºC]

Zona I 20 10 - 10 Zona II 50 - 0 Zona III 40 - - 5 Zona IV - No se específica No se específica

Fuente: Norma Chilena NSEG 5/2000 El viento y el hielo producen un efecto de peso aparente del conductor, es decir el peso propio de éste se ve aumentado por la presencia de estos fenómenos climáticos.

8.2.1 El efecto del hielo. La formación de hielo en las líneas aéreas afectaría a aquellas instalaciones que se encuentran por sobre los 600 m.s.n.m. Para determinar el aporte en peso que éste produce existen diferentes fórmulas, pero la más simple consiste en suponer una capa homogénea de hielo de espesor d y densidad 1. De esta manera la contribución del hielo en el peso del conductor será:

El viento y el hielo producen una sobrecarga mecánica en el conductor, con respecto al estado de referencia EDS o Every Day Stress que corresponde a la condición sin viento a 15 oC y en que la tensión mecánica no es superior al 20% de la tensión de ruptura.

20

)( ddPP CAH +⋅⋅+= φπ Donde: PAH : Peso aparente del conductor por efecto del hielo Pc : Peso específico del conductor d : Espesor capa de hielo φ : Diámetro del conductor El espesor de la capa de hielo será igual a 10 mm según el reglamento de corriente fuertes.

8.2.2 El efecto del viento. La presión que ejerce el viento depende principalmente del calibre del conductor empleado ya que a mayor sección mayor es la oposición que ofrece éste al paso del viento. Al igual que en el caso del hielo, existen diferentes expresiones para determinar el efecto del viento en el conductor en que se toman en cuenta diferentes condiciones aerodinámicas tanto del conductor como del lugar donde se encuentra instalada la línea. Una expresión simple se obtiene de considerar un corte transversal del conductor más una capa de hielo y analizar el problema como el impacto del viento en una rectángulo. Así el peso del conductor por viento será:

)2( dPP VAV +⋅= φ donde: PAV : Peso aparente del conductor por efecto del viento φ : Diámetro del conductor d : Espesor de la capa de hielo De esta manera el efecto combinado de ambas sobrecargas sobre el conductor será:

22AVAHAC PPP +=

Donde PAC es el peso aparente del conductor bajo el efecto del hielo y el viento. 8.3 EFECTO DE LAS SOBRECARGAS DE HIELO Y VIENTO PARA

CONDUCTORES DE COBRE Y DE ALUMINIO. Como se explicó en el punto anterior, el efecto del hielo y del viento están asociados al diámetro del conductor razón por la cual, cambios de sección pueden tener efectos muy importantes desde el punto de vista de las solicitaciones a los que se someten los diferentes elementos que componen una línea aérea. En conductores de cobre, el calibre más usado es el 6 AWG y tiene una resistencia a la rotura de 581 kg para cobre temple duro. Cuando se emplean conductores de aluminio es necesario utilizar una sección mayor de manera obtener condiciones mecánicas similares a

21

las del cobre. A continuación se determinan las solicitaciones a las que se encontrará sometidos los conductores de cobre y de aluminio en condiciones de montaña y de costa.

8.3.1 Conductores de cobre y de aluminio en condiciones de montaña.

En primer lugar es necesario definir un estado de referencia para el conductor sobre el cual se determinarán las solicitaciones mecánicas. El estado de referencia empleado será el EDS y se aplicará al conductor de cobre 6 AWG. En la tabla siguiente se entregan la tensión y las flechas para diferentes vanos para la condición EDS.

Tabla 12. Tensión de Ruptura para el cobre según el tamaño del Vano

Vanos (m) 25 50 75 100 Temperatura 15ºC

EDS [kg]

(20% ruptura) Flechas EDS (m) Alambre desnudo de

cobre 6 AWG 116,2 0,08 0,32 0,72 1,27

Fuente: Elaboración propia PRIEN. Con la ecuación de estado se determinan las solicitaciones para este conductor aplicando las condiciones de montaña (viento: 20 kg/m2, hielo: 10 mm de espesor y temperatura: -10ºC). La tabla siguiente entrega los resultados para esta condición.

Tabla 13. Solicitaciones en Conductor de Cobre 6 AWG: Situación de montaña

Vanos (m) 25 50 75 100 Peso aparente

(kg/m) Flechas con sobrecarga (m)

0,26 0,84 1,60 2,52 Tensiones (kg)

Alambre desnudo de cobre 6 AWG

Temperatura –10ºC 0,74

219 275 325 367 Fuente: Elaboración propia PRIEN.

De los resultados obtenidos se desprende que para este conductor en estas condiciones se pueden emplear vanos entre 50 y 70 m de manera de mantener el criterio de margen de seguridad que indica que la tensión en el conductor no debe ser superior al 50% de la tensión de ruptura (291 kg).

El conductor de cobre 6 AWG el calibre más usado en electrificación rural, tiene una resistencia a la rotura de 581 kg (temple duro). Cuando se emplean conductores de aluminio es necesario utilizar una sección mayor de manera obtener condiciones mecánicas similares a las del cobre.

El conductor de cobre 6 AWG (13,3 mm2) se puede emplear con vanos entre 50 y 70 m con un margen de seguridad de la tensión de ruptura (291 kg) superior al 50%.

22

Para realizar el mismo análisis para conductores de aluminio debemos determinar el conductor equivalente al de cobre empleado. Como se dijo anteriormente, las consideraciones eléctricas no son las más relevantes para el cálculo de una línea rural; por el contrario, la resistencia mecánica es una variable importante, por lo que el conductor de aluminio a escoger debe ser tal que al menos iguale la tensión de ruptura del conductor de cobre, en este caso 581 kg del conductor 6 AWG. Utilizaremos tres tipos de conductores desnudos de aluminio de mayor sección que el cobre: un alambre y cable de aluminio puro (AAC) 2 AWG, un cable de aleación de aluminio (AAAC) 4 AWG. Las características mecánicas y eléctricas de estos conductores se entregan a continuación.

Tabla 14. Características mecánicas y eléctricas para conductores de Aluminio

Alambre de aluminio (AAC) Calibre 2 AWGResistencia eléctrica 0,841 ohm/kmRuptura 556 kgSección 33,62 mm2

Peso 90,9 kg/kmCable de aluminio (AAC) Calibre 2 AWGResistencia eléctrica 0,857 ohm/kmRuptura 612 kgSección 33,62 mm2

Peso 92,7 kg/kmCable de aluminio (AAAC) Calibre 4 AWGResistencia eléctrica 1,36 ohm/kmRuptura 798 kgSección 21,1 mm2

Peso 68 kg/kmFuente: Catálogo de Conductores Monterrey y Alcan.

Para estimar el comportamientos de estos conductores en las condiciones de montaña y de costa se realizará el siguiente supuesto: la línea diseñada en cobre y en aluminio tendrá la misma flecha. Esto trae como consecuencia que los apoyos sean los mismos y las distancias mínimas al suelo de los conductores sean las mismas. Las tensiones a las que se encontrará sometido un conductor de aluminio en zonas de montaña son las que se entregan en la tabla siguiente.

Desde el punto de vista de la resistencia mecánica, un conductor de aluminio puro (AAC) debe tener una sección un 250% superior a un conductor de cobre. Así, un conductor AAC de 33,6 mm2 (2 AWG) tiene una resistencia a la ruptura de 556 kg. Basta un conductor de cobre de una sección de 13,3 mm2 (6 AWG) y se dispondrá de una resistencia a la ruptura de 581 kg.

23

Tabla 15. Solicitaciones en Conductor de Aluminio. Situación de montaña.

Vanos (m) 25 50 75 100 Peso aparente

(kg/m) Flechas con sobrecarga (m)

0,26 0,84 1,60 2,52 Tensiones (kg)

Alambre desnudo de aluminio 2 AWG

Temperatura –10ºC 0,81

239 301 355 401 Vanos (m)

25 50 75 100 Peso aparente (kg/m)

Flechas con sobrecarga (m) 0,26 0,84 1,60 2,52

Tensiones (kg)

Cable desnudo de aluminio (AAC)

2 AWG Temperatura –10ºC

0,84 292 356 404 439

Vanos (m) 25 50 75 100 Peso aparente

(kg/m) Flechas con sobrecarga (m)

0,26 0,84 1,60 2,52 Tensiones (kg)

Cable desnudo de aluminio (AAAC)

4 AWG Temperatura –10ºC

0,78 232 292 344 389

Fuente: Elaboración propia PRIEN. Aplicando el criterio de seguridad de 50% de la tensión de ruptura se puede observar que para el aluminio AAC (alambre y cable) bajo condiciones de montaña, no se pueden emplear vanos de más de 35 metros. Por otra parte el cable AAAC no presenta problemas para utilizar vanos de entre 75 y 100 metros.

8.3.2 Conductor de cobre y de aluminio en condiciones costeras. En esta situación, el dimensionamiento debe considerar el efecto del viento (50 kg/m2) y una temperatura de 0ºC. El estado de referencia será el mismo que para el caso de montaña, es decir, condición EDS. Las tensiones y flechas para esta condición se entregan en la tabla siguiente.

Si dos líneas de distribución se diseñan de modo que las distancias mínimas al suelo de los conductores sean las mismas, con idénticos apoyos, en condiciones de montaña se tendrá que: a) Con conductor de cobre de 13,3 mm2 (6 AWG) se pueden emplear vanos entre 50 y

70 m. b) Con conductor de aluminio puro (AAC) y una sección 33,6 mm2 (2 AWG), no se

pueden emplear vanos de más de 35 m, a pesar del incremento de sección con respecto del cobre.

c) Con conductor de aleación de aluminio reforzado (AAAC) y una sección de 21,1 mm2 (4 AWG), es decir, un 158% superior a la del cobre, se pueden utilizar vanos de entre 75 y 100 m.

24

Tabla 16. Solicitaciones en Conductor de Cobre 6 AWG, situación costera

Vanos (m) 25 50 75 100 Peso aparente

(kg/m) Flechas con sobrecarga (m)

0,12 0,44 0,93 1,58 Tensiones (kg)

Alambre desnudo de cobre 6 AWG

Temperatura 0ºC 0,24

158 168 179 188 Fuente: Elaboración propia PRIEN. En esta condición es posible tener trazados con vanos de hasta 100 metros ya que la tensión del cable está bajo el 50% de la ruptura. Repitiendo el cálculo para los conductores de aluminio en zona costera bajo el supuesto de la misma flecha que en el caso del cobre, se obtienen las tensiones en dichos conductores para diferentes vanos. Los resultados se presentan en la tabla siguiente.

Tabla 17. Solicitaciones en Conductor de Aluminio. Situación costera.

Vanos (m) 25 50 75 100 Peso aparente

(kg/m) Flechas con sobrecarga (m)

0,12 0,44 0,93 1,58 Tensiones (kg)

Alambre desnudo de aluminio 2 AWG Temperatura 0ºC

0,34 226 241 256 269

Vanos (m) 25 50 75 100 Peso aparente

(kg/m) Flechas con sobrecarga (m)

0,12 0,44 0,93 1,58 Tensiones (kg)

Cable desnudo de aluminio (AAC)

2 AWG Temperatura 0ºC

0,38 278 286 292 295

Vanos (m) 25 50 75 100 Peso aparente

(kg/m) Flechas con sobrecarga (m)

0,12 0,44 0,93 1,58 Tensiones (kg)

Cable desnudo de aluminio (AAAC)

4 AWG Temperatura 0ºC

0,32 216 230 245 257

Fuente: Elaboración propia PRIEN. En este caso se podrían tener vanos de hasta 100 metros, al igual que con conductor de cobre. La comparación de conductores de cobre y de aluminio, mediante consideraciones mecánicas, arroja algunos criterios respecto de la conveniencia del uso de uno u otro según donde se instale la línea de distribución. En primer lugar, el uso de aluminio corriente se traduce en conductores de un calibre muy superior al del cobre, de manera de tener un comportamiento mecánico similar (tensiones de ruptura parecidas), situación que no se repite en el caso de la aleación de aluminio AAAC, donde con un calibre menor (4 AWG)

25

se obtienen características mecánicas incluso superiores a las del cobre. Desde un punto estrictamente mecánico, se podría bajar un calibre más en el conductor AAAC de manera de usar 6 AWG igual que el cobre, sin embargo en esta sección la resistencia eléctrica del cable de aluminio es muy inferior a la del cobre lo que obliga a emplear un calibre mayor. De la Tabla 15 se observa que el uso de aluminio corriente en condiciones de montaña implica vanos menores que los del cobre. Esto se traduce en un aumento de la inversión en postes. En condiciones de costa, el aluminio corriente (AAC) se comporta de manera similar a la del cobre, es decir, tiene los mismos vanos. El aluminio AAAC tiene un comportamiento igual al del cobre tanto en condiciones de montaña como en zonas costeras. Respecto de los pesos aparentes de los conductores de aluminio y de cobre para las condiciones antes descritas son similares, lo que indica que si bien el aluminio es más liviano que el cobre, el aumento de sección en el caso del aluminio (para igual tensión mecánica) tiene un mayor efecto desde el punto de vista de las sobrecargas de hielo y viento a las que se encuentran sometidos los conductores. Este efecto compensa la reducción del peso específico por kilómetro que presenta el aluminio. 8.4 EFECTO DE LA CORROSIÓN EN CONDUCTORES DE COBRE Y DE

ALUMINIO El ambiente al cual se encontrarán sometidos los conductores de una línea eléctrica es importante a la hora de considerar de que material será el conductor a instalar. Por ejemplo, la radiación ultravioleta tiene una acción erosiva en los conductores así como, la pérdida de resistencia mecánica por los gradientes térmicos solares aplicados cíclicamente a los conductores. El viento es el medio de transporte y deposición eficaz de sólidos, gases y vapores que forman la contaminación natural, artificial y la humedad del medioambiente. La contaminación activa está formada por depósitos de sustancias químicas solubles acumuladas en la superficie de los conductores, las cuales en presencia de humedad y condensación forman soluciones electrolíticas, dando lugar al funcionamiento de diferentes celdas de corrosión. El cobre y sus aleaciones son en general resistentes a la corrosión atmosférica. Por esto tienen gran variedad de empleos arquitectónicos en techos, revestimientos de muros, etc. Los metales de base de cobre son muy estables en la atmósfera debido al carácter noble del cobre y a la formación con el tiempo de delgadas capas protectoras (pátinas) sobre la superficie metálica. Son factores decisivos en la corrosión atmosférica del cobre del cobre la humedad, al anhídrido carbónico, el anhídrido sulfuroso y sulfúrico y el ión cloruro. La velocidad de corrosión del cobre aumenta al estar la atmósfera contaminada por cantidades importantes de SO2. El aluminio y muchas de sus aleaciones exhiben una excelente resistencia a la intemperie. La corrosión del aluminio, como también la del cobre, puede ser de tipo localizado. Esto es, con formación de múltiples picaduras repartidas p0or toda la superficie metálica, que dejan entre sí amplias áreas de material intacto.

26

Sabido es que sin humedad no hay corrosión, pero el efecto de esta variable es de poca consideración si el aluminio queda expuesto a atmósfera puras. En realidad, la corrosión del aluminio depende primordialmente de que la atmósfera esté contaminada. La velocidad de corrosión del aluminio cubierto por una película líquida depende especialmente de su pH. Ello porque en los medios muy ácidos y alcalinos el film protector de alumina se disuelve. La cantidad de SO2 adsorbido sobre la superficie del aluminio aumenta de modo marcado con la humedad, con formación de ácido sulfúrico, el cual causa la destrucción de la delgadísima película natural de óxido que espontáneamente recubre el metal, provocando un aceleración del ataque. Este hecho justificaría la aseveración de que la velocidad de corrosión del aluminio en una atmósfera industrial es unas siete veces mayor que en un ambiente rural. Del mismo modo, se ha determinado que la acción de los cloruros sería perforar y destruir las películas naturales de óxido que lo protegen, multiplicando así por seis las pérdidas por corrosión en una atmósfera marina. Este ese aminora mucho en las aleaciones de aluminio, las que son normalmente muy resistentes a las atmósferas marinas. Estudios sobre el desempeño de líneas eléctricas en ambientes marinos indican que líneas de cobre tienen una duración inicial sin que se produzcan roturas de entre 15 a 20 años con una duración máxima por sobre los 30 años sólo con mantenimiento de la línea. En el caso del aluminio corriente (AAC) la duración inicial es del orden de 2 a 4 años y una duración máxima de 10 años con reemplazo total del conductor. Otra es la situación cuando se emplean conductores de aleación de aluminio, como es el caso del conductor AAAC, el cual además de presentar excelentes características mecánicas (como se dijo en el punto anterior) tiene una alta resistencia a la corrosión que es comparable a la del cobre. En la tabla siguiente se resumen los intervalos de duración de los conductores considerados en este trabajo.

Tabla 18. Duración de los conductores de líneas aéreas según el ambiente de exposición

Duración Años

Ambiente

Cobre 6 AWG > 30 Todos Aluminio AAC 2 y 4 AWG 10 marinos/contaminados Aluminio AAAC 4 AWG > 30 Todos Fuente: Elaboración propia en base a antecedentes sobre corrosión en conductores.

8.5 COMPARACIÓN ECONÓMICA DE LÍNEAS EN ALUMINIO VERSUS LÍNEAS

EN COBRE. Para el análisis respecto de las cargas mecánicas a las que están sometidos los conductores de aluminio y de cobre para diferentes condiciones meteorológicas, se supuso que la flecha de ambos conductores es la misma lo que trae como consecuencia que las estructuras en ambos casos sean las mismas, exceptuando algunos elementos de ferretería que no tienen mayor incidencia en el costo total de una línea. De esto se desprende que la comparación económica pasa por el valor de los conductores, los costos asociados al manejo de los conductores (mano de obra) y los costos de mantención o reemplazo de la línea por efectos de la corrosión.

27

De datos de empresas distribuidoras se obtuvo el precio del cobre y del aluminio para un cliente mayorista1, como este precio se encuentra en $/kg de conductor, al multiplicar por el peso del conductor por kilómetro obtenemos la inversión por kilómetro para líneas de cobre y de aluminio. En la tabla siguiente se entregan dichos valores.

Tabla 19. Precio del cobre y del aluminio para grandes clientes y costo/km para líneas aéreas

Precio $/kg Peso (kg/km) Inversión ($/km) Cobre 6 AWG 1.528 118,2 180.610 Aluminio AAC 2 AWG 1.272 92,7 117.945 Aluminio AAC 4 AWGa 1.272 58,3 74.177 Aluminio AAAC 4 AWG 1.800 68,0 122.400

Fuente: Empresas distribuidoras. Nota: La aleación de aluminio AAC 4 AWG no cumple con el dimensionamiento mecánico debido a que no tiene la resistencia mecánica adecuada para las condiciones de instalación estudiadas en este trabajo, es por esto que no se considera en el análisis que se realiza en los puntos siguientes. Sin embargo, desde el punto de vista eléctrico, éste calibre es comparable al conductor de cobre 6 AWG.

Por otra parte, la mano de obra asociada a la instalación de la línea tiene un valor superior cuando se trata de manejar aluminio. Esto se debe a que el aluminio es muy susceptible de presentar rayaduras o salpicaduras cuando es manipulado, lo que implica mano de obra de mayor calificación que es más cara. Este costo aumenta más cuando el terreno presenta mayores dificultades como sería el caso de zonas montañosas o de gran boscosidad. El cobre no presenta esta desventaja, teniendo un costo de instalación mas o menos contante para cualquier condición de instalación. En la tabla siguiente se entregan los valores de la mano de obra tanto para cobre como aluminio.

Tabla 20. Costos de instalación de un kilómetro de línea para conductores de cobre y de aluminio

Costo instalación ($/km) Cobre 6 AWG Todos los terrenos 180.000 Aluminio AAC (2 y 4 AWG) o AAAC 4 AWG Terreno plano 207.000 Zona montañosa/boscosa 227.700

Fuente: Empresas contratistas.

Para realizar la comparación económica de una línea de cobre y de aluminio se utilizarán los siguientes supuestos a) El horizonte de evaluación es de 20 años. b) La tasa de descuento es de 10%. c) En condiciones de costa, el aluminio AAC se reemplazará cada 10 años (efecto de la

corrosión). d) No hay reemplazo de conductores de cobre ni de aluminio AAAC durante el horizonte

de evaluación para ningún tipo de condición de contaminación. 1 Este valor difiere de los precios de las tablas 3 a la 6 debido a que ellos son precios de lista que no

contemplan los descuentos que se aplican por las compras en grandes volúmenes.

28

En la tabla siguiente se presenta la evaluación económica para el cobre. Tabla 21. Evaluación económica conductor de cobre

Cobre 6 AWG Precio a distribuidora Todos los terrenos y ambientes

Costo conductor ($/km) 180.610 Costo instalación ($/km) 180.000 Costo reemplazo e instalación ($/km) 0 Inversión actualizada línea ($/km) 360.610 Fuente: Elaboración propia.

Para el caso del aluminio la evaluación considera el terreno donde se instala la línea y el grado de contaminación del lugar, definiendo dos condiciones de instalación, terreno plano y zonas montañosas; y dos condiciones de contaminación: sin contaminación y contaminación salina (zona costera). En las tablas siguientes se entregan los resultados para el aluminio AAC y la aleación AAAC.

Tabla 22. Evaluación económica conductores de aluminio

Aluminio AAC 2 AWG Precio a distribuidora Sin contaminación Costeros

a) Terrenos planos Costo conductor ($/km) 117.945 117.945 Costo instalación ($/km) 207.000 207.000 Costo reemplazo e instalación ($/km) 0 173.581ª

Inversión actualizada línea ($/km) 324.945 498.527 b) Zonas montañosas/boscosas Costo conductor ($/km) - - Costo instalación ($/km) - - Costo reemplazo e instalación ($/km) - - Inversión actualizada línea ($/km) NAc NAb

Aluminio AAAC 4 AWG Precio a distribuidora Sin contaminación Costeros

a) Terrenos planos Costo conductor ($/km) 122.400 122.400 Costo instalación ($/km) 207.000 207.000 Costo reemplazo e instalación ($/km) 0 0 Inversión actualizada línea ($/km) 329.400 329.400 b) Zonas montañosas/boscosas Costo conductor ($/km) 122.400 - Costo instalación ($/km) 227.700 - Costo reemplazo e instalación ($/km) 0 - Inversión actualizada línea ($/km) 350.100 NAb

Fuente: Elaboración propia. Notas: a) El aluminio AAC en condiciones costeras se corroe, debiendo considerarse su costo de

reemplazo e instalación. b) La condición zona boscosa y costera no aplica para el caso de Chile c) La condición de montaña utilizando aluminio AAC no es aplicable por consideraciones

mecánicas De las Tabla 21 y 22 se puede observar que la inversión por kilómetro de línea más baja corresponde a un tendido en aluminio AAC en condiciones de poca contaminación en terrenos planos. Sin embargo, en condiciones de contaminación salina esta alternativa se

29

encarece bastante respecto del cobre o del aluminio AAAC. Por otra parte, del cálculo mecánico se determinó que para emplear aluminio AAC en condiciones de montaña, se debía aumentar la cantidad de postes respecto de usar cobre o aluminio AAAC lo que aumenta la inversión por kilómetro, dejándolo fuera de competencia en ese tipo de terreno. Las otras alternativas son el cobre y el aluminio AAAC que no presentan diferencias extremas en sus costos. Si bien la balanza se inclina a favor del aluminio donde en el caso de terrenos planos la diferencia con el cobre es de sólo un 8%.

Dado que las ventajas económicas del aluminio con respecto al cobre no son sustantivas, es posible generar algunas estrategias de manera de acortar esta diferencia. Analicemos algunos escenarios respecto del cobre y del aluminio. En primer lugar consideremos que el precio de los conductores de cobre baja 10% lo cual no es una hipótesis demasiado extravagante pensando en los volúmenes de conductor que compran las empresas distribuidoras. Por otra parte a medida que es más difícil realizar una obra es más cara la mano de obra asociada, luego pensar que el valor de la mano de obra en el caso del aluminio también es una escenario factible de suceder. Se debe hacer notar que en el caso del Programa de Electrificación Rural, los lugares que van quedando por electrificar, son aquellos que son de más difícil acceso y/o que se encuentran más alejados de los centros urbanos, como se verá en capítulo siguiente. En las tablas siguientes se entregan los valores de la inversión para estos escenarios.

Tabla 23. Inversión por kilómetro de línea para conductor de cobre con una rebaja de 10% en su precio

Cobre 6 AWG Precio a distribuidora Terrenos planos/montañoso y boscoso

Todos los ambiente

Costo conductor ($/km) 162.549 Costo instalación ($/km) 180.000 Costo reemplazo e instalación ($/km) 0 Inversión actualizada línea ($/km) 342.549 Fuente: Elaboración propia.

Desde el punto de vista económico, las líneas de distribución en zonas rurales construidas con conductores de cobre tienen ventajas con respecto a las de aluminio en las condiciones siguientes: a) Si el conductor de aluminio requiere ser mantenido a los 4 año y reemplazado cada

10 años, debido a efectos corrosivos o que no se consideró adecuadamente los efectos mecánicos de la velocidad del viento u otro hecho similar, la inversión actualizada de instalar una línea en aluminio AAC (498.527 $/km) resulta un 27% más cara que la construida con conductores de cobre (360.610 $/km).

b) Si el conductor de aluminio que se emplea es de aleación reforzada (AAAC) la inversión actualizada en zonas montañosas es de 350.100 $/km, es decir, sólo un 3% inferior a la línea equivalente en cobre.

30

Tabla 24. Inversión por kilómetro de línea para conductores de aluminio suponiendo un aumento de la mano de obra en 10%

Aluminio AAC 2 AWG Precio a distribuidora Sin contaminación Costeros

a) Terrenos planos Costo conductor ($/km) 117.945 117.945 Costo instalación ($/km) 227.700 227.700 Costo reemplazo e instalación ($/km) 0 184.639 Inversión actualizada línea ($/km) 345.645 530.284 b) Zonas montañosas/boscosas Costo conductor ($/km) - - Costo instalación ($/km) - - Costo reemplazo e instalación ($/km) - - Inversión actualizada línea ($/km) NA NA Aluminio AAAC 4 AWG Precio a distribuidora

Sin contaminación Costeros a) Terrenos planos Costo conductor ($/km) 122.400 122.400 Costo instalación ($/km) 227.700 227.700 Costo reemplazo e instalación ($/km) 0 0 Inversión actualizada línea ($/km) 350.100 350.100 b) Zonas montañosas/boscosas Costo conductor ($/km) 122.400 - Costo instalación ($/km) 250.470 - Costo reemplazo e instalación ($/km) 0 - Inversión actualizada línea ($/km) 372.870 NA

Fuente: Elaboración propia. De las tablas 23 y 24 se observa que el aumento en un 10% de la mano de obra del aluminio y una rebaja en el precio de los conductores de cobre, hace que ésta opción sea más conveniente que el aluminio AAC y AAAC. De la comparación económica de los conductores de cobre y de aluminio considerando los precios a distribuidoras y los posibles escenarios con descuentos y aumentos de los costos, se puede afirmar que no hay diferencias extremadamente grandes que permitan mover la balanza a favor del aluminio por sobre el cobre. Estas diferencias no son lo suficientemente contundentes como para mover la balanza en forma clara a favor del aluminio, solo podría ser esto efecto en el caso del aluminio corriente en condiciones de poca contaminación y terrenos planos, donde la diferencia con el cobre llega a un 10% aproximadamente. En las otras condiciones las diferencias a favor del aluminio son aún menores. Luego hay otras variables que pueden influir en utilizar uno u otro material al momento de diseñar una línea, por ejemplo la componente mecánica como ya se ha planteado, la historia o “inercia” de las empresas para seguir electrificando como lo han hecho hasta ahora y en ese caso usar más cobre que aluminio o razones fuera de lo técnico como es el caso del robo de conductores.

31

9 PROYECCIÓN DEL CONSUMO DE COBRE ASOCIADO A PROGRAMAS DE ELECTRIFICACIÓN RURAL: EL CASO CHILENO.

9.1 DATOS GLOBALES DE CONSUMO DE COBRE EN LÍNEAS AÉREAS.

9.1.1 Mercado Interno. La minería del cobre en nuestro país ha mostrado un crecimiento sostenido durante los últimos años, avaladas fundamentalmente por la demanda proveniente de regiones de Asia, América del Norte y Europa. De la producción local de refinados de cobre, alrededor de un 50% de los productos manufacturados en el país son exportados. Así, en la Figura 6 se pueden ver los volúmenes de productos manufacturados de cobre para el consumo nacional durante los años 1989-1998.

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

años

Ton

de C

u

Prod local semifabricados Export. Semifabricados y aleaciones

Figura 6. Productos manufacturados de Cobre entre 1989 y 1998

(En miles de Toneladas Métricas). Fuente PROCOBRE De los productos comercializados en Chile, los cables y alambres son los que mayoritariamente se consumen, utilizándose principalmente en los sectores construcción, telecomunicaciones y energía. En la tabla siguiente se entregan las cifras de consumo aparente de productos semifabricados para Chile.

32

Tabla 25. Consumo aparente de semifabricados de cobre en Chile

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Alambres 23.624 23.674 28.968 31.539 33.724 31.313 33.931 31.507 33.386 24.488 29.143Tubos 6.684 5.358 9.445 12.091 6.057 7.118 8.508 9.158 8.684 10.321 11.412Consumo Aparente de semifabricados

32.550

32.020 42.799 9.396 8.263 45.611 50.013 47.167

52.102

42.651 49.214

Fuente : PROCOBRE Dentro del consumo de alambres, los cables de bajo voltaje representan más de un 40% del total. 9.2 CONSUMO DE COBRE ASOCIADO AL PROGRAMA DE ELECTRIFICACIÓN

RURAL. Al inicio del programa de electrificación rural en Chile -PER- en 1995, se estimó que el 62% del país contaba con servicio eléctrico. En ese entonces se propuso y se alcanzó la meta de electrificar el 75% del país para el año 1999. Durante este período se electrificaron 90.145 viviendas rurales de las cuales aproximadamente el 45% pertenecen a la IX y X regiones, las que son abastecidas por SAESA. Como se ha observado, en esta zona en particular es preferente el uso de conductores de cobre. En la Tabla 26, se muestran los kilómetros de líneas de media y baja tensión instalados por SAESA entre 1999 y 2000 en las regiones X, IX y parte de la VIII. Asumiendo que se trata exclusivamente de conductores de cobre AWG N°6 en líneas de media tensión bifásicas (2 conductores) y líneas de baja tensión monofásicas (2 conductores), se estima la cantidad de cobre utilizado, en ese período. Tabla 26. Cobre utilizado en el Programa de Electrificación Rural en la X, IX y parte de la VIII regiones por

la empresa distribuidora SAESA

SAESA 1999 2000Línea MT Km 5.623 3.000Línea BT Km 2.997 1.400Cobre desnudo 6 AWG -MT Ton 1.396 745Cobre desnudo 6 AWG -BT Ton 744 348Totales Ton 2.140 1.092

Fuente: Elaboración propia en base a información memoria anual empresa SAESA En el resto de las empresas distribuidoras puede existir una mayor variedad en cuanto al tipo y material de los conductores utilizados. Por lo tanto, existe una mayor incertidumbre en la estimación de consumos de conductores de cobre en este caso. En Tabla 27 se muestran los consumos de cobre y aluminio por parte de otras empresas distribuidoras para el período 1998 - 2000.

33

Tabla 27. Cobre y aluminio utilizados por otras empresas distribuidoras

1998 1999 2000Cobre desnudo Ton 423 341 340Cobre aislado Ton 97 183 70Aluminio desnudo Ton 55 61 58Aluminio aislado Ton 129 100 197

Fuente: Otras empresas distribuidoras De acuerdo con estos datos habría una tendencia a la baja en la demanda de cobre para líneas de distribución rural.

10 PROYECCIÓN DEL CONSUMO EN ELECTRIFICACIÓN RURAL En el futuro inmediato la siguiente meta del Programa de Electrificación Rural es lograr el 90% de cobertura a nivel nacional para el año 2005. Evaluando el estado histórico y actual del programa se analiza la tendencia éste que debería seguir, para lograr sus objetivos. 10.1 ESTADO ACTUAL DEL PER. A fines del año 2000 se alcanzó un 78% de cobertura nacional, a pesar de esto, el grado se avance no se encuentra homogéneamente repartido entre las regiones del país. Para apreciar mejor la situación en la que se encuentra el Programa a la fecha, se realiza una división sectorial dada la existencia de características comunes entre algunas regiones del país. En la Figura 7, se muestra la situación zonal del PER.

7,5%11,5%

79,1%

1,9%

Zona 1 (I,II,III,IV) Zona 2 (V,RM,VI)Zona 3 (VII,VIII,IX,X) Zona 4 (XI,XII)

Fuente: Elaboración propia en base a CNE.

Figura 7. División zonal de viviendas sin servicio eléctrico a fines del 2000.

34

La zona 1 comprende las regiones I, II, III, y IV, que a fines del año 2000 concentraba el 7,5% de las viviendas sin servicio eléctrico del país. En la zona 2, compuesta por las regiones V, VI y Metropolitana, era posible encontrar un 11,5% adicional. Sin embargo, el mayor déficit se encuentra en la llamada zona 3, a la que pertenecen las regiones VII, VIII, IX y X, en donde se encontraba el 79,1% de las viviendas sin servicio eléctrico. Por último, el 1,9% restante lo conformaban viviendas de la zona 4, regiones XI y XII. 10.2 PROYECCIÓN DEL NÚMERO DE VIVIENDAS A SER ELECTRIFICADAS

POR EL PER AL AÑO 2005 En la actualidad, la demanda de conductores para electrificación rural se concentra en la zona sur del país y lo seguirá estando hasta que concluya el Programa de Electrificación Rural. Con el fin de estimar la demanda futura de conductores eléctricos, se estudia la tendencia en cobertura de electrificación para las regiones que forman la zona 3 del país y que representa casi el 80% del déficit en electrificación. La Tabla siguiente muestra datos históricos de cobertura en el programa de electrificación rural para esta zona del país.

Tabla 28. Cobertura de electrificación rural en la zona 3

RegionesVII VIII IX XAño % % % %

1992 64 48 24 381993 65 49 27 40 1994 67 51 30 41 1995 71 54 35 44 1996 73 60 41 48 1997 75 64 49 53 2000 80 75 71 64

Fuente: CNE

A partir de estos datos y usando como referencia las viviendas rurales existentes con y sin electrificación en 1992 (información del censo 1992), se ha estimado la tendencia en electrificación durante el período 2001-2005, considerando una tasa de crecimiento del 0,6%, proyección que se muestra en la Figura 8.

35

0

10.000

20.000

30.000

40.000

50.000

60.000

70.000

80.000

90.000

100.000

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

Años

Vivi

enda

s El

ectr

ifica

das

VII Región

VIII Región

IX Región

X Región

Fuente: Elaboración propia en base a CNE

Figura 8. Viviendas electrificadas al 2005 en la zona 3 del país.

Sin embargo, cada una de estas curvas de tendencia tienen un error estadístico asociado a las fluctuaciones históricas inherentes al ritmo de electrificación de cada región que varía cada año. Este error e(R), se ha introducido al cálculo del número de viviendas de manera acumulativa, es decir, a partir del año 2002 las viviendas electrificadas en la región R serán:

)R(enVV Modest ×±= donde Vest : Número estimado de viviendas electrificadas VMod : Número de viviendas electrificadas entregado por el modelo n : Número de años a partir del 2001

e(R) : Error estadístico para el modelo de tendencia de electrificación de la Región R

La consideración del error estadístico genera tres escenarios posibles, la situación base se tendrá cuando se alcance el 90% de cobertura el año 2005. El escenario 1 se dará si es que la meta del 90% se alcanza antes del 2005 lo que implica que prácticamente se congela el programa en esa región por reasignación de los recursos a las regiones deficitarias en cobertura. El escenario 2 se dará cuando no se cumpla la meta establecida. Esto genera una banda que modela la incertidumbre creciente en el consumo de cobre. Las curvas siguientes muestran las viviendas electrificadas bajo las tres situaciones antes descritas.

36

Séptima Región

40000

45000

50000

55000

60000

65000

70000

75000

80000

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

Años

Vivi

enda

s El

ectr

ifica

das

Escenario Base

Escenario 1

Escenario 2

Figura 9. Proyección de viviendas a electrificar al año 2005. Séptima Región.

37

Octava Región

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

Años

Vivi

enda

s El

ectr

ifica

das

Escenario Base

Escenario 1

Escenario 2

Figura 10. Proyección de viviendas a electrificar al año 2005. Octava Región.

38

Novena Región

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

Años

Vivi

enda

s El

ectr

ifica

das

Escenario BaseEscenario 1Escenario 2

Figura 11. Proyección de viviendas a electrificar al año 2005.Novena Región.

39

Décima Región

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006

Años

Vivi

enda

s El

ectr

ifica

das

Escenario BaseEscenario 1Escenario 2

Figura 12. Proyección de viviendas a electrificar al año 2005. Décima Región.

10.3 CARACTERIZACIÓN DE LOS PROYECTOS DE ELECTRIFICACIÓN RURAL

DEL PER Y DETERMINACIÓN DE LOS KILÓMETROS DE LÍNEA AL AÑO 2005

Se han estudiado los proyectos de electrificación rural priorizados (tienen asignado presupuesto para su realización), equivalentes aproximadamente al 30% de la cartera completa del PER de la décima región del país para el período 2001 a 2003 (ver Anexo A). A partir de esta muestra se caracterizan los proyectos que se realizan en la zona sur (zona 3 del PER) de modo de calcular un índice que indique la relación entre los kilómetros de línea y las viviendas electrificadas. De esta manera, se encuentra para los proyectos realizados el 2001 un índice de IKF = 0,37 km. de línea/familia electrificada, mientras que para los proyectos a ser realizados entre los años 2002 y 2005 el índice encontrado es: IKF = 0,42 km de línea/familia electrificada. El crecimiento que se observa en dicho índice puede ser explicado por el aumento de las distancias desde la red troncal a las localidades rurales que quedan por ser electrificadas y por el aumento de la dispersión de los habitantes de una misma localidad.

40

Aplicando estos índices a la proyección de viviendas a electrificar de las regiones restantes de la zona 3 se obtienen los kilómetros de línea que se espera sean cubiertos por el programa al año 2005. En la tabla siguiente se muestran los resultados.

Tabla 29. Proyección de familias a ser electrificadas y kilómetros de línea a ser instalados en la zona 3 del PER al año 2005.

Región 2001 2002 2003 2004 2005

Familias [N°]

Línea [km]

Familias [N°]

Línea[km]

Familias [N°]

Línea [km]

Familias [N°]

Línea [km]

Familias [N°]

Línea [km]

VII 2.687 994 2.115 888 2.137 898 2.160 907 2.182 917 VIII 2.128 787 3.654 1.535 3.694 1.551 3.734 1.568 3.774 1.585 IX 3.926 1.452 4.170 1.752 3.666 1.540 3.153 1.324 2.629 1.104 X 4.266 1.579 4.826 2.027 5.199 2.184 5.600 2.352 6.032 2.534

Total Esc. Base 13.007 4.813 14.766 6.202 14.696 6.172 14.647 6.151 14.617 6.140 Total Escenario 1 13.007 4.813 17.868 7.505 18.138 7.618 17.466 7.336 5.254 2.207 Total Escenario 2 13.007 4.813 11.664 4.899 11.254 4.727 10.871 4.566 10.516 4.417

Fuente: Elaboración propia.

Los sistemas de distribución analizados están compuestos en un 64% por líneas bifásicas de media tensión, en un 25% por líneas monofásicas de baja tensión postación individual, y en un 11% en baja tensión postación común. En la Tabla 30 se muestra la cantidad de metros de conductor por kilómetro de línea según el tipo de línea por cantidad de fases, se considera un recargo del 5% para incluir el vano del conductor.

Tabla 30. Metros de Conductor por kilómetro de línea, según tipo de línea.

Tipo de línea Trifásica m/km

Bifásica M/km

Monofásica m/km

Media Tensión 3.150 2.100 1.050 Baja Tensión PI 4.200 - 2.100 Baja Tensión PC 5.250 4.200 3.150

Fuente: Aplicación Costos Tipo de Extensión de Red, PRIEN. Observaciones:

PI: Postación Individual PC: Postación Común, línea monofásica que se soporta en los postes de MT Se asume que en los proyectos analizados se utilizarán conductores de Cobre desnudo 6 AWG, o se utilizará una alternativa de aluminio, tal que presente similares propiedades mecánicas y eléctricas. Las características de estos dos conductores se presentan en la tabla siguiente.

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Tabla 31. Conductores considerados para electrificación rural.

Conductor Resistencia Mecánica Peso Resistencia

Eléctrica Amperes Sección Diámetro

Kg Kg/km ohm/km A mm2 mm Alambre desnudo de Cobre (6 AWG) 581,0 118,2 1,35 104,0 13,30 4,12 Alambre Aluminio AAC (2 AWG) 556,0 90,9 0,841 185 33,62 6,54 Cable Aluminio AAC (2 AWG) 612,0 92,7 0,857 185 33,62 7,42 Cable Aluminio AAAC (4AWG) 798,3 68,0 1,358 138 24,65 6,35

Nota: Alambre de cobre de temple duro Fuente: Catálogo de Conductores Monterrey y ALCAN

10.4 PROYECCIÓN DE LA DEMANDA DE CONDUCTORES DE COBRE. En el punto anterior se determinaron los kilómetros de línea eléctricas que son necesarias para alcanzar la meta de 90% de electrificación, además de los kilómetros para los escenarios 1 y 2 antes descritos. Para determinar la cantidad de esos kilómetros de línea que se construirán con conductor de cobre o de aluminio debemos utilizar algunos supuestos asociados a los proyectos que se presentan al PER y a las tendencias que muestran las compañías eléctricas de la zona sur. Consideraremos dos situaciones denominados casos A y B; en cada uno de ellos existirán tres escenarios de demanda de cobre. Estos tres escenarios para cada caso corresponden a la proyección de viviendas a electrificar por el PER, luego esta separación en varias situaciones tiene por objeto conjugar los efectos que tiene sobre las toneladas de cobre la incertidumbre respecto de la concreción de la meta de electrificación y la penetración del uso del aluminio por parte de las empresas distribuidoras. El caso A corresponderá a la situación en que las empresas distribuidoras de la zona realizarán sus proyectos de electrificación en aluminio o cobre, pero siguiendo la tendencia histórica observada en el uso de cada metal en los últimos años. Los proyectos correspondientes a las regiones IX y X, presentados para obtener apoyo estatal en el marco del PER, han considerado, en su totalidad, construirse mediante conductores de cobre, hasta el año 2003 inclusive. Por esta razón, la hipótesis de cálculo correspondiente al Caso A, supone que esa tendencia se mantendrá al 2005. Por otra parte, para las regiones VII y VIII la tendencia de instalación de líneas de cobre versus aluminio se ha mantenido mas o menos constante en un promedio de 65% de los kilómetros de línea con conductores de cobre y el restante 35% con conductores de aluminio en los últimos años. Se supondrá esa tendencia se mantendrá al 2005. Con estos supuestos más los escenarios de proyección del número de viviendas electrificadas se construye el caso A. Las toneladas de cobre y aluminio asociadas a él se entregan en las tablas siguientes.

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Tabla 32. Consumos esperados de conductores de cobre (en Toneladas). Caso A

2001 2002 2003 2004 2005 Total Período

Escenario. 1 1.154 1.767 1.789 1.724 566 7.000 Escenario Base 1.154 1.475 1.464 1.456 1.450 7.000 Escenario 2 1.154 1.184 1.140 1.099 1.061 5.637

Fuente: Elaboración Propia.

Tabla 33. Consumos esperados de conductores de aluminio (en Toneladas). Caso A

2001 2002 2003 2004 2005 Total Período

Escenario. 1 132 232 238 229 32 863 Escenario Base 132 180 182 184 186 863 Escenario 2 132 128 125 123 120 628

Es importante notar que las toneladas totales del escenario de base y el escenario 1 son iguales, debido a que ambos llegan al mismo nivel de cobertura, solo que uno lo hace antes que el otro. El caso B corresponderá a suponer que se produce un aumento en la penetración del uso del aluminio respecto del cobre en distribución rural. Este aumento puede ser gatillado por la diferencia de precio que existe entre el aluminio corriente y el cobre, además de una falta de conocimiento respecto de los efectos de tipo corrosivo que presenta los conductores de aluminio corriente o diseños mecánicos menos exigentes que implican una inversión menor, lo que podría producir un aumento en el uso de este material con respecto de los conductores de cobre. Se supondrá que se produce un aumento de un 10% en el uso conductor de aluminio en las líneas eléctricas en las regiones VII a la X, es decir la proporción será de 55% de cobre y 45% de aluminio para las regiones VII y VIII y de 90% de cobre y de 10% de aluminio para las regiones IX y X. Los resultados para este caso se entregan en la tablas siguientes.

Tabla 34. Consumos esperados de conductores de cobre (en Toneladas). Caso B

2001 2002 2003 2004 2005 Total Período

Escenario 1 1.065 1.623 1.632 1.522 506 6.348 Escenario Base 1.065 1.360 1.355 1.287 1.281 6.348 Escenario 2 1.065 1.097 1.061 989 939 5.151

Fuente: Elaboración Propia.

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Tabla 35. Consumos esperados de conductores de aluminio (en Toneladas). Caso B

2001 2002 2003 2004 2005 Total Período

Escenario 1 201 342 359 384 79 1.364 Escenario Base 201 268 266 314 316 1.364 Escenario 2 201 194 186 207 213 1.001

Fuente: Elaboración Propia.

De las tablas anteriores se observa que se puede producir una disminución de entre 650 a 500 toneladas de cobre en conductores respecto de la situación en que no existe aumento en la penetración del uso del aluminio en distribución rural (Caso A). Por otra parte, el aumento de un 10% en el uso del aluminio implica un incremento de un 58% de las toneladas empleadas en electrificación rural. Al realizar un análisis, por regiones, del aporte en el consumo de cobre en líneas eléctricas rurales, se concluye que la X región es la que demanda la mayor cantidad de cobre. Esto es un dato importante si se desea focalizar la promoción de las ventajas de los conductores de cobre en líneas rurales. Gráficamente la repartición del mercado se muestra en el gráfico siguiente.

Figura 13. Aporte por regiones del consumo de cobre del PER al año 2005. Caso A, Escenario de base.

En la proyección de las toneladas de cobre utilizados en electrificación rural se debe considerar además, que las viviendas que se electrifican requieren de una instalación interior que demanda cobre. En el capítulo siguiente se aborda el tema de los conductores al interior de las casas, que en el caso de las viviendas rurales se estima que la demanda de cobre puede llegar unas 150 toneladas anuales. Este valor se desprende de la cantidad de casas electrificadas anualmente y los kilos de cobre utilizados por viviendas, cálculo que se presenta en el capítulo siguiente.

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11 EL CONSUMO DE COBRE EN EL SECTOR DE LA CONSTRUCCIÓN (BUILDING WIRE).

El sector de la construcción ha sido uno de los más dinámicos en la última década, mostrando una alta tasa de crecimiento2. La demanda de cobre para la construcción representa un ítem importante dentro del consumo de cobre de diferentes sectores. Así, a nivel mundial la demanda de cobre en la construcción y edificación creció a una tasa de 4,2% anual entre 1994-1998 y en el año 1998 representó un 35% del consumo mundial de cobre refinado.

Tabla 36. Tasa de crecimiento del consumo de cobre refinado por sectores y participación

en el consumo en 1998 a nivel mundial

Tasa, de crecimiento1994-1998

(%)

Participación en el consumo 1998

(%) Construcción y Edificación 4,2 65,1 Electricidad y electrónica 3,0 27,4 Equipo y maquinaria industrial 2,9 13,4 Transporte 4,1 11,9 Productos generales 3,8 12,1 Total 3,6 100

Fuente: COCHILCO. En la tabla siguiente se muestra el caso de Estados Unidos donde el sector construcción representó el 40% de la demanda interna de cobre.

Tabla 37. Consumo interno de productos de cobre en USA por sectores

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000Construcción 1.223 1.195 1.226 1.281 1.442 1.399 1.456 1.558 1.626 1.690 1.696Electricidad y electrónica 751 697 751 799 877 864 925 984 1.066 1.093 1.196Equipo y maquinaria industrial

409 372 389 374 436 418 428 440 435 449 458

Equipo de transporte 349 324 351 398 435 425 444 469 446 492 497Productos generales 291 281 289 277 352 334 337 361 386 435 485Total 3.023 2.870 3.006 3.130 3.543 3.441 3.589 3.812 3.960 4.159 4.332Construcción (%) 40,5 41,6 40,8 40,9 40,7 40,7 40,6 40,9 41,1 40,6 39,2Fuente: CDA

2 En los últimos años la crisis económica mundial a frenado la expansión de la construcción pero se espera

que en el mediano plazo se produzca una recuperación a un ritmo similar al de los años 90.

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El sector construcción incluye los siguientes productos de cobre: • cables de bajo voltaje • tuberías y grifería • sistemas de aire acondicionado y refrigeración, y • usos decorativos y arquitectónicos Los cables, dentro de este rubro, tienen un papel muy importante, así lo muestran las estadísticas para Estados Unidos. En la tabla siguiente se entregan dichos valores.

Tabla 38. Participación del building wire dentro del consumo del sector construcción en USA

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Construcción 1.223 1.195 1.226 1.281 1.442 1.399 1.456 1.558 1.626 1.690 1.696 Building wire 520 505 489 505 570 555 532 632 656 645 650 Building wire (%) 42,5 42,3 39,9 39,4 39,5 39,6 36,5 40,6 40,4 38,1 38,3 Fuente: CDA De las tablas anteriores se observa que el building wire es un nicho importante donde se deben hacer esfuerzos para fomentar el aumento en el consumo de cobre. 11.1 ESTIMACIÓN DEL CONSUMO DE COBRE EN CONDUCTORES DE COBRE

EN HOGARES. La construcción de viviendas nuevas en Chile en los últimos años se ha mantenido sobre las 100.000 unidades anuales. En el año 1999 se construyeron 104.735 viviendas que corresponde a 6.147.811 m2 de superficie. Más del 70% de las viviendas construidas el año 1999 corresponde a casas de 36 a 70 m2. En la tabla siguiente se entregan las cifras.

Tabla 39. Edificación iniciada y aprobada sector privado y público en Chile

nº viviendas m2 1995 135.600 8.501.7371996 143.823 9.351.9321997 137.208 9.340.8381998 120.760 7.865.9391999 104.735 6.147.811

Fuente: INE

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Tabla 40. Distribución por superficie de viviendas nuevas en Chile año 1999

Hasta 35 m2

m2 Entre 36 - 70

m2

m2 Entre 71 - 100 m2

m2 Entre 101 - 140

m2

m2 141 y más m2

m2

1999 13.369 309.405 74.745 3.624.967 7.017 602.809 5.127 608.300 4.477 1.002.330Fuente: INE A continuación se entrega una estimación del consumo en cables de cobre para viviendas de 36 y de 70 m2.

11.1.1 Consumo de conductores de cobre en una vivienda de 36 m2. Para determinar cuanto cobre en conductores se emplea en una casa de 36 m2 se consideró la siguiente distribución de habitaciones y dimensiones.

Tabla 41. Habitaciones consideradas en una casa de 36 m2

Habitación Dimensiones Living - comedor 4,5 x 3 metros Cocina 2 x 1,6 metros Baño 1,6 x 1,6 metros Dormitorio 3 x 2,8 metros Dormitorio 2,8 x 1,5 metros

Fuente: Elaboración Propia. Se considera que en cada habitación existe solo un enchufe, un interruptor y un portalámpara. Además de considerar una puesta a tierra con una barra de cobre de 1 metro de largo. Los calibres considerados son de 15 AWG para interruptores y lámparas y 12 AWG para enchufes. La acometida se considera alambre de cobre de 6 mm y la bajada con alambre de 4 mm, según los empalmes de BT normalizados de Chilectra. La distribución de los enchufes se realiza según la norma NCH 4/84 que indica que debe haber un enchufe por cada 9 metros de perímetro o fracción y que se debe considerar solo un circuito de 6 A por cada 70 m2 o fracción. Con estos supuestos se llega a los siguientes resultados.

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Tabla 42. Metros de conductor de cobre y densidad de cobre por m2 de vivienda

Longitud Peso Enchufes 79,5 m 2,34 kg Alumbrado + interruptores 45,5 m 0,67 kg Acometida 14 m 0,74 kg Bajada 4 m 0,15 kg Puesta a tierra 1 m 2,80 kg Total 144,1 m 6,69 kg Densidad 0,186 kg/m2

Fuente: Elaboración Propia. Es decir, en promedio una casa de 36 m2 tendría unos 190 gramos de cobre por m2 por concepto de conductores.

11.1.2 Consumo de conductores de cobre en una vivienda de 70 m2. Para esta vivienda se consideró la siguiente distribución de habitaciones

Tabla 43. Habitaciones consideradas en una casa de 70 m2

Habitación Dimensiones Living - comedor 5 x 3 metros Cocina 2 x 1,9 metros ½ Baño 1,6 x 1,6 metros Baño 2,1 x 1,6 metros 2 Dormitorios 3 x 2,8 metros Dormitorio 2,8 x 1,5 metros Loggia 1,2 x 0,8 metros

Fuente: Elaboración Propia. Si se consideran los mismos supuestos que en el caso anterior, respecto de la distribución de artefactos, calibres empleados, puesta a tierra y empalme, el resultado obtenido se muestra en la tabla siguiente.

Tabla 44. Metros de conductor de cobre y densidad de cobre por m2 de vivienda

Longitud Peso Enchufes 181,2 m 5,33 kg Alumbrado + interruptores 62,7 m 0,92 kg Acometida 14 m 0,74 kg Bajada 4 m 0,15 kg Puesta a tierra 1 m 2,80 kg Total 262,9 m 9,93 kg Densidad 0,142 kg/m2

Fuente: Elaboración Propia. Para esta construcción la densidad media de cobre de conductores sería de 142 gramos por m2. Es importante notar que no porque la superficie aumente el doble, la cantidad de cobre

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aumenta en la misma proporción. Es por esto que la densidad disminuye al aumentar la superficie considerada.

11.1.3 Aumento potencial del consumo de cobre en viviendas. La situación planteada en los puntos 10.1.1 y 10.1.2, se pueden considerar como una situación base respecto del cableado con que originalmente puede contar una vivienda. Sin embargo, la introducción de nuevos equipos eléctricos y electrónicos en el hogar debería llevar a repensar las instalaciones eléctricas desde un punto de vista de la cantidad de centros que son necesarios instalar para la mayor cantidad de equipos con que cuentan las viviendas en la actualidad, así como la seguridad y calidad de la energía que recibimos en nuestros hogares. En la tabla siguiente se muestran los resultados de la encuesta nacional de opinión realizado por el CEP en junio del 2001 respecto de la tenencia de equipos eléctricos en el hogar.

Tabla 45. % de tenencia de electrodomésticos y electrónica en hogares de Chile

Equipo Sí no no contesta % % %

Refrigerador 83,7 13 3,3 Microondas 31,7 64,9 3,4 Lavadora 82,4 14,3 3,3 Televisor color 89,2 7,5 3,3 Equipo de video 37,1 59,5 3,4 Computador 16,8 79,8 3,4 Teléfono 57,7 38,9 3,4 Fuente: CEP, Junio 2001

Además de los refrigeradores, lavadoras y televisores, que se encuentran en más de un 80% de los hogares, se observa que los microondas, videos y en menor medida computadores, son equipos que han ido penetrando con fuerza en las casas. En base a esta nueva realidad, se propone una nueva estimación del consumo de cobre en conductores en las viviendas tipos antes mencionadas. A. Casa de 36 m2 Para recalcular el aumento en conductores de cobre, se aplicarán algunos criterios que aparecen en el National Electric Code (NEC) de 1997, respecto de la cantidad de enchufes por habitación. El NEC recomienda instalar los enchufes a 6 pies (1,8 metros) de distancia de las puertas o discontinuidades de las paredes, y 12 pies de distancia entre cada enchufe. De esta manera y en función de las dimensiones físicas de las habitaciones, se determina la nueva cantidad enchufes y la cantidad de cobre demandado. Los resultados se entregan en la tabla siguiente.

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Tabla 46. Metros de conductor de cobre y densidad de cobre por m2 de vivienda

Longitud Peso Enchufes 123,1 m 3,62 kg Alumbrado + interruptores 45,5 m 0,67 kg Acometida 14 m 0,74 kg Bajada 4 m 0,15 kg Puesta a tierra 1 m 2,80 kg Total 187,6 m 7,97 kg Densidad 0,222 kg/m2

Fuente: Elaboración Propia. Pasamos de 186 a 222 gramos por m2, es decir, aumento en un 19,1% la densidad de cobre para la misma casa. B. Casa de 70 m2 Este mismo cálculo lo repetimos para la vivienda de 70 m2, obteniendo los siguientes resultados.

Tabla 47. Metros de conductor de cobre y densidad de cobre por m2 de vivienda

Longitud Peso Enchufes 244,2 m 7,18 kg Alumbrado + interruptores 77,4 m 1,14 kg Acometida 14 m 0,74 kg Bajada 4 m 0,15 kg Puesta a tierra 1 m 2,80 kg Total 340,6 m 12,00 kg Densidad 0,171 kg/m2

Fuente: Elaboración Propia. En este caso el aumento es de 142 a 171 gr/m2, es decir, un 20,8% de aumento. En ambas situaciones se observa que existe un aumento teórico del orden de un 20% en la densidad de cobre que se puede considerar como un valor mínimo, ya que no es toma en cuenta en este cálculo otros usos del cobre como los cables para iluminación exterior de las viviendas, la instalación de teléfonos en diferentes lugares de la casa, la instalación cada vez más frecuente de alarmas, etc. Cabe señalar que la mayoría de las viviendas antiguas ha resuelto esta mayor incorporación de equipos electrónicos de una manera informal, usando enchufes sobrepuestos como los triples y/o alargadores, lo que representa un peligro para la vivienda debido a la sobrecarga en algunos centros y en el tablero de distribución. Esta situación se puede mejorar con la existencia de un reglamento adecuado y una correcta capacitación de los instaladores eléctricos.

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11.2 ALGUNAS RECOMENDACIONES PARA AUMENTAR EL CONSUMO DE COBRE EN LOS HOGARES.

Como se dijo en el punto anterior, las deficiencias en la cantidad de centros donde conectar los equipos que existen en las casas se ha resuelto mediante extensiones y triples. De este punto de vista, adoptar normas o procedimientos que recomienden una mayor cantidad de centros aparece como una necesidad urgente. Lo mismo ocurre con el tamaño de los circuitos que deberían aumentar en capacidad debido a la mayor demanda en los hogares. En este sentido es conveniente revisar lo que sucede con países como Estados Unidos, donde el NEC da algunas recomendaciones en la dirección antes mencionada. Algunas recomendaciones que tienen incidencia en el consumo de cobre en los hogares son: • Modificar la normativa vigente sobre instalaciones interiores de bajo voltaje, adoptando

aquellas de países que están más avanzados en el tema. • Aumentar el número de circuitos para separar los equipos sensibles a las armónicas y

reducir el número de centro por circuitos. • Aumentar la sección de los conductores por mayor demanda al interior de las casas • Aumentar la sección del conductor de neutro en al menos el doble de la sección del

conductor de fase • Usar tierras separadas • Usar neutros separados para los diferentes equipos. Estas recomendaciones están relacionadas con la preparación que tengan los instaladores eléctricos ya que son ellos los que pueden recomendar la ejecución de las instalaciones recogiendo estos conceptos que llevan a un aumento en el uso de cobre en las viviendas.

12 CONCLUSIONES. El consumo de productos de cobre ha presentado una tendencia creciente a nivel mundial. En efecto, en los Estados Unidos, el consumo de conductores de cobre ha crecido a una tasa de 2,5% anual en los últimos 20 años, de los cuales los usados en distribución eléctrica han aumentado a una tasa de 0,8 % anual, mientras que los conductores usados en aplicaciones domiciliarias presentan un crecimiento levemente superior al 2% anual en el mismo período. El precio del cobre y del aluminio tiene alguna incidencia en el costo de los productos fabricados con dichas materias primas, entre ellos los conductores, y esto podría explicar la pérdida de algunos mercados que tiene el cobre respecto del aluminio. En efecto, entre los años 1991 y 1994 la relación de precios entre cobre y aluminio, en dólares por tonelada transados en la Bolsa de Londres, fluctuaba entre 1,5 y 2 veces. Esta relación de precios puede haber favorecido la sustitución de aluminio por cobre en algunos productos, particularmente líneas de distribución de electricidad. No obstante, a partir de 1998, dicha relación fluctúa entre 1,2 y 1,3 veces, lo que implica que puede ser factible recuperar

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algunos usos para el cobre. Así, al comparar hoy los precios de listas internacionales y nacionales de conductores desnudos de aluminio y de cobre, se observa que no existe una diferencia apreciable en dicho precio expresado en US$/kg. Es necesario tomar en cuenta que el precio que nos importa para realizar cualquier análisis comparativo, es el obtenido por las empresas distribuidoras, cuyo valor difiere hasta en un 50% respecto del precio de lista. Por otra parte, para el diseño de una línea eléctrica debemos preocuparnos del dimensionamiento eléctrico y mecánico de ella. Esto porque las solicitaciones a las que se encontrará sometido el conductor una vez instalado puede hacer colapsar la línea, produciendo cortes de suministro y un aumento en los costos de mantención de dicha línea. El cobre tiene mejor resistencia eléctrica y mecánica que el aluminio puro, exceptuando el caso de ciertas aleaciones de aluminio que mejoran sustancialmente su resistencia al esfuerzo. Si consideramos que una línea de cobre o aluminio debe soportar las mismas cargas mecánicas, ambos materiales se deben escoger de manera que tengan un comportamiento similar. Así, al utilizar un conductor de cobre calibre 6 AWG (13,3 mm2) temple duro, su equivalente mecánico en aluminio corriente será un conductor 2 AWG (33,6 mm2) o en el caso de usar alguna aleación como la AAAC, el cable puede tener un calibre 4 AWG (21,1 mm2), es decir, estamos hablando de un aumento de sección de entre un 160% a 250%. De las sobrecargas más importantes a las que se encuentran sometidos los conductores de aluminio y cobre en las zonas geográficas que indica la Norma chilena, se destaca que: • En condiciones de montaña, se debe tomar en cuenta que el uso de conductores de

aluminio puro AAC puede implicar el empleo de vanos menores que los empleados cuando se utiliza cobre o aluminio AAAC. Esto se traduciría en un aumento de la inversión por concepto del aumento del número de postes a instalar por kilómetro.

• En zonas costeras es necesario tomar en cuenta tanto las sobrecargas mecánicas en los conductores como los fenómenos corrosivos que estos sufren. Si bien tanto el cobre como el aluminio presentan una característica de oxidación que los protege del ambiente, esta película protectora es destruida por el tipo de ambiente en el que se encuentran instalados. El aluminio se ve fuertemente afectado por ambientes ricos en SO2 y en presencia de cloruros, como lo son las zonas costeras. Este problema es superado en el aluminio con conductores de aleaciones especiales como el AAAC, pero a costa de una mayor inversión. El cobre presenta un mejor comportamiento ante estas agresiones, teniendo una vida útil muy superior que el aluminio corriente (AAC).

En términos económicos, la comparación entre conductores de cobre y aluminio, tomando en cuenta las consideraciones mecánicas y de corrosión recién mencionadas, permite concluir que: • Al emplear aluminio corriente (AAC) en condiciones donde no se han evaluado

correctamente los efectos del viento, hielo y de corrosión, la inversión por kilómetro de línea resulta un 27% más cara que realizar la línea en cobre.

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• Construir líneas con aluminio AAAC implica un ahorro que va entre un 3% a 8%, dependiendo del terreno donde se instale, con respecto al conductor de cobre. Esta diferencia no resulta demasiado determinante a favor del aluminio, particularmente si existen dudas respecto de su confiabilidad.

• Los costos de mano de obra de un tendido en aluminio son mayores que los del cobre debido a lo complejo que es el manejo del aluminio (se raya o pica con facilidad debilitando el material y haciéndose más propenso a corroerse). Además, para igualar las propiedades del cobre se deben utilizar secciones superiores en aluminio que tiene incidencia en los costos de instalación y transporte.

• Una posible rebaja extra de un 10% del precio de los conductores de cobre por parte de los vendedores de cables a las empresas distribuidoras, pondría al cobre en una posición de clara superioridad frente al aluminio.

Si se toman en cuenta todos los parámetros descritos anteriormente, el aluminio no presenta una clara ventaja económica respecto del uso de conductores de cobre. Otros hechos que escapan a lo técnico pueden llevar a las empresas a utilizar más aluminio que cobre, por ejemplo el robo de conductores. Respecto del Programa de Electrificación Rural (PER), éste tiene como meta lograr un 90% de cobertura de electrificación a nivel nacional. La zona de mayor déficit se encuentra entre las regiones VII a la X con un 80% de déficit al año 2000. Los Programas de electrificación Rural en América Latina hacen uso intensivo de conductores eléctricos, debido a que se trata de energizar lugares normalmente apartados de los grandes centros de consumo. En el caso particular de Chile, se realizó una proyección del consumo de cobre a partir de la información de la meta de electrificación y las tasas de crecimiento de las viviendas rurales más los ritmos de electrificación de cada región. Se generaron tres escenarios respecto del grado de cumplimiento de la meta: El escenario base según el cual se alcanza la meta al 2005; el escenario donde la meta se alcanza antes del 2005; y el escenario 2 donde no se cumple la meta. La caracterización de los proyectos de electrificación rural se realizó tomando en cuenta que el índice de kilómetros de línea de distribución por familia aumenta con el tiempo, debido a que los casos que quedan por electrificar son aquellos que se encuentran más lejos de los centros urbanos. • En el caso que corresponde a la situación histórica, es decir, las empresas electrifican

utilizando aluminio y cobre en una proporción que se mantendrá sobre todo el horizonte, se prevé que se utilizarán 7.000 toneladas de cobre. En el caso que no se cumplan las metas de electrificación o que el aluminio se utilice en forma más intensiva que hasta hoy, se prevé que la utilización de cobre puede bajar hasta 5.151 toneladas de cobre.

• Desde un punto de vista regional, la X región es la que más aporta al consumo de cobre en electrificación rural. Por otra parte, se debe considerar que las viviendas electrificadas deben ser cableadas interiormente, lo que se traduce en una aumento en el cobre utilizado. Una estimación simple considerando las viviendas rurales electrificadas por año y una densidad de uso de cobre similar a una casa de 70 m2, daría como resultado unas 150 toneladas adicionales de cobre por año.

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• El mercado del cobre empleado en las casas aparece como un sector que debería ir aumentando su importancia, principalmente porque en el futuro se considera que la tendencia de consumo de equipos eléctricos y electrónicos en Chile se va a ir pareciendo a la de los países desarrollados. Sin embargo, para que ello se refleje en consumo de cobre debe existir un reglamento eléctrico que incorpore exigencias acordes con la nueva realidad que hay al interior de los hogares, así como una tarea educadora a nivel de los instaladores eléctricos para que ellos puedan proyectar considerando estos nuevos elementos que son relevantes a la hora de diseñar una instalación eléctrica moderna. En este sentido, la labor que ha venido realizando PROCOBRE en la propuesta de normas y cursos de capacitación, resulta fundamental para lograr los objetivos de un aumento en el uso del cobre.