Equipos de conmutación de alta tensión: últimas tecnologías para la modernización de la red

Equipos de conmutación de alta tensión libres de SF6: alternativas sostenibles que impulsan el cumplimiento normativo

Factores normativos y medioambientales detrás de la eliminación progresiva del SF6

Las regulaciones de todo el mundo están impulsando a las empresas a dejar de utilizar hexafluoruro de azufre (SF6) en sus sistemas eléctricos, ya que este gas es extremadamente perjudicial para el planeta. Hablamos de un compuesto que calienta la atmósfera 23 500 veces más que el dióxido de carbono convencional. La Unión Europea acaba de actualizar su normativa sobre gases fluorados y exige que todos los nuevos equipos de alta tensión dejen de utilizar SF6 por completo antes de 2030. ¿Y saben qué? Más de quince países adicionales están elaborando leyes similares. Este impulso regulatorio coincide con los compromisos medioambientales que muchas corporaciones han asumido públicamente. Aproximadamente ocho de cada diez compañías eléctricas ya están evaluando alternativas al SF6 para evitar las cuantiosas multas derivadas del incumplimiento normativo (según investigaciones del Instituto Ponemon del año pasado, algunas sanciones podrían alcanzar los 740 000 dólares estadounidenses por incidente). Solo piénselo desde el punto de vista medioambiental: una sola tonelada de SF6 liberada equivale a la contaminación generada por cincuenta automóviles durante un año entero. Por ello, encontrar soluciones ecológicas para equipos de conmutación resulta absolutamente fundamental para cualquier operador de redes eléctricas que realmente desee reducir su impacto en el cambio climático.

Tecnologías de aislamiento sólido y dieléctrico de aire limpio en equipos de conmutación de alta tensión modernos

Dos tecnologías contrastadas y comercialmente desplegadas eliminan el SF6 sin comprometer el rendimiento:

En los sistemas con aislamiento sólido, los conductores están completamente envueltos en un material polimérico fundido al vacío. Este diseño elimina por completo la posibilidad de fugas de gas y puede soportar corrientes de cortocircuito superiores a 40 kiloamperios. Para alternativas de aire limpio, los fabricantes mezclan gases atmosféricos habituales con unos compuestos denominados fluorocetonas. Estas mezclas generan propiedades aislantes robustas, necesarias para aplicaciones de muy alta tensión, lo que permite que los equipos funcionen de forma fiable incluso a tensiones tan elevadas como 420 kV. Cuando las empresas sustituyen estos sistemas de aire limpio por los tradicionales basados en gas SF₆, suelen reducir anualmente unas 200 toneladas equivalentes de emisiones de carbono. Los beneficios económicos también son significativos, ya que ambos enfoques reducen los gastos de mantenimiento a lo largo de toda su vida útil en aproximadamente un 30 %. Esto se debe a que no es necesario realizar tareas complejas de gestión de gas, como comprobaciones constantes de fugas ni recuperación del gas SF₆ usado, lo que ahorra tiempo y dinero a largo plazo.

Despliegue en entornos reales en redes urbanas europeas

En toda Europa, las principales ciudades están sometiendo a prueba equipos de conmutación libres de SF6 en entornos reales donde el espacio es limitado y los requisitos son elevados. Tomemos como ejemplo Londres: la ciudad ha implementado la tecnología Blue GIS, que combina fluorocetona con aire para alimentar subestaciones esenciales en la red de 132 kV del distrito financiero. ¿Qué hace interesante esta solución? Han logrado eliminar por completo las emisiones de SF6 sin interrumpir en absoluto el suministro eléctrico. Mientras tanto, en Berlín, las autoridades locales han instalado sistemas AirPlus que cumplen con las estrictas normativas TA Luft de Alemania. Estas instalaciones no solo cumplen con los estándares medioambientales, sino que también reducen casi a la mitad la superficie necesaria para las subestaciones. Ambos proyectos gestionan densidades de carga impresionantes, superiores a 500 MW por kilómetro cuadrado. En términos más generales, los operadores estiman un ahorro total de aproximadamente 1,2 millones de dólares estadounidenses durante 20 años únicamente en estos emplazamientos. Esta cifra proviene de varios factores, entre ellos la exención de sanciones por impuestos sobre el carbono, una menor inversión en trabajos de mantenimiento y una mayor vida útil de los equipos antes de que sea necesario su reemplazo.

Interruptores de alta tensión digitalizados: habilitando el mantenimiento predictivo y la resiliencia de la red

El coste del fallo: cómo las interrupciones no planificadas aceleran la adopción digital

El coste medio de las interrupciones no planificadas para las empresas eléctricas asciende a aproximadamente 740 000 USD cada vez, según el informe del Instituto Ponemon del año pasado. Esta cifra incluye todo, desde la reparación de los equipos averiados hasta el pago de sanciones, la compensación a los clientes que perdieron el suministro eléctrico y las pérdidas económicas derivadas de las interrupciones del servicio. El equipamiento antiguo sigue siendo una de las principales causas de este tipo de fallos en cadena que se producen en distintos sectores, poniendo en riesgo tanto las operaciones empresariales como la seguridad de la comunidad. Por este motivo, muchas empresas ya no se limitan simplemente a considerar las tecnologías predictivas: están invirtiendo fuertemente en ellas. Estos sistemas pueden reducir los gastos de mantenimiento en aproximadamente un 25 % a un 30 % en comparación con los enfoques tradicionales, en los que los problemas se solucionan una vez que ya han ocurrido. Además, ayudan a reducir las paradas inesperadas en casi un 50 % en algunos casos. En todo el sector se ha observado un cambio notable hacia la instalación de interruptores inteligentes equipados con sensores que recopilan datos en tiempo real. Esto contribuye a garantizar la estabilidad de la red eléctrica, al tiempo que permite cumplir con los requisitos cada vez más estrictos en materia de resiliencia del sistema establecidos por los reguladores.

Sensores IoT, análisis en el borde y gemelos digitales en sistemas de equipos de conmutación de alta tensión

Los equipos de conmutación de alta tensión actuales incorporan sensores IoT que supervisan todo tipo de parámetros, incluidos los cambios de temperatura, los eventos de descarga parcial, los puntos de desgaste mecánico e incluso los niveles de densidad de gas cuando no se utilizan sistemas con SF6. Estos análisis en el borde procesan los datos directamente en el propio equipo, lo que permite detectar anomalías casi de forma inmediata y tomar decisiones de disparo en tiempo real sin tener que esperar a un procesamiento lento en la nube. Los gemelos digitales constituyen otro avance transformador en este ámbito. Básicamente, crean réplicas virtuales del equipo físico real basadas en principios físicos reales. Los equipos de mantenimiento pueden ejecutar simulaciones que muestren cómo se acumula el calor, dónde podrían propagarse las fallas o cómo se redistribuyen las cargas a través del sistema mucho antes de que el sistema entre en operación. A continuación, ajustan sus planes de mantenimiento según lo que estos modelos predicen sobre el desgaste de los componentes a lo largo del tiempo. ¿Cuál es el resultado? En la mayoría de los casos, la vida útil del equipo aumenta aproximadamente un 40 %, las fallas se eliminan alrededor de un 40 % más rápido que con los métodos tradicionales y las redes eléctricas adquieren una mayor resistencia frente a todo tipo de amenazas, desde daños físicos hasta ciberataques.

Interruptor de potencia compacto aislado en gas (GIS) para redes urbanas y tecnologías de mejora de la red

Tendencias de adopción de GIS eficientes en espacio en ciudades con restricciones de superficie

GIS como habilitador de la clasificación dinámica de líneas y de esquemas de protección adaptativos

Las plataformas SIG actuales hacen mucho más que simplemente gestionar el espacio de forma eficiente: de hecho, constituyen la base de la tecnología de mejora de redes eléctricas conocida como GET («Grid Enhancement Technologies»). Estos sistemas incorporan compartimentos estancos listos para alojar sensores, lo que facilita la instalación de esos pequeños dispositivos IoT que recopilan datos operativos detallados necesarios para los sistemas de calificación dinámica de líneas (DLR, por sus siglas en inglés). Cuando estos sistemas DLR combinan las temperaturas reales de los conductores con las condiciones meteorológicas y las velocidades del viento en tiempo real, pueden incrementar la capacidad de transmisión entre un 15 % y, en algunos casos, hasta un 30 %, sin necesidad de adquirir nuevos derechos sobre terrenos ni equipamiento adicional. Otra ventaja importante es cómo los sistemas GIS también respaldan mecanismos inteligentes de protección: los relés se ajustan automáticamente ante cambios en la configuración de la red, como cuando se reconfiguran los alimentadores o surgen islas de recursos energéticos distribuidos (DER) en lugares imprevistos. Esto reduce considerablemente los tiempos de eliminación de fallas en comparación con los antiguos sistemas estáticos, probablemente en torno a un 40 %, con cierta variabilidad según las circunstancias. Lo que observamos aquí es una transformación de los sistemas GIS: de simples contenedores de equipos pasan a convertirse en verdaderos motores que contribuyen a mantener la estabilidad de la red y, al mismo tiempo, abren la puerta a una integración fluida de fuentes de energía renovable.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se está eliminando gradualmente el SF6 en los sistemas eléctricos?

El SF6 se está eliminando gradualmente debido a su potencial de calentamiento global extremadamente elevado, que es 23 500 veces mayor que el del dióxido de carbono. Las regulaciones están impulsando la adopción de alternativas más sostenibles para prevenir daños ambientales.

¿Qué tecnologías están sustituyendo al SF6 en los equipos de conmutación de alta tensión?

Dos tecnologías clave que sustituyen al SF6 son los sistemas con aislamiento sólido y los sistemas dieléctricos con aire limpio, ambos con impactos ambientales significativamente menores.

¿Cómo benefician los sistemas de mantenimiento predictivo a las empresas eléctricas?

Los sistemas de mantenimiento predictivo reducen los costes de mantenimiento entre un 25 y un 30 % y ayudan a evitar paradas inesperadas, mejorando así la fiabilidad de la red y la eficiencia operativa.

¿Cuál es el papel de los GIS en las redes eléctricas modernas?

Los GIS permiten gestionar eficientemente el espacio, apoyan la clasificación dinámica de líneas y posibilitan esquemas inteligentes de protección, lo que mejora la estabilidad y adaptabilidad de la red, especialmente en entornos urbanos.