Un artefacto barato ayuda a mantener la provisión de energía en áreas afectadas por la lluvia y el viento

Es una versión más moderna de los reconectadores trifásicos −que aíslan y desactivan los tramos de las redes eléctricas afectados por eventos tales como caídas de árboles− desarrollada por una empresa que contó para ello con el apoyo de la FAPESP

Agência FAPESP – Ingenieros de la empresa de base tecnológica HartBR, con sede en la ciudad de Barueri, en el Área Metropolitana de São Paulo, Brasil, desarrollaron una versión más moderna y de bajo costo de los reconectadores trifásicos, los aparatos encargados de aislar y desactivar tramos de las redes de energía cuando existen problemas tales como caídas de árboles, permitiendo así la continuidad del suministro de electricidad en las áreas afectadas.

Esta innovación es fruto de una asociación de investigación y desarrollo (I&D) entre HartBR y la empresa del sector energético EDP Brasil, y contó con el apoyo del Programa de Investigación Innovadora en Pequeñas Empresas (PIPE) de la FAPESP.

“Tachamos todo lo que existía hasta ahora en términos de reconectadores y empezamos de cero un proyecto de desarrollo de una nueva versión de estos aparatos tomando como base las necesidades de las empresas, tecnologías más modernas y nuevos conceptos industriales”, dice Celso Garcia Lellis Júnior, director y fundador de HartBR.

Instalados en lo alto de las columnas del tendido eléctrico y en la entrada o en la salida de las líneas en las subestaciones, los reconectadores tienen la función de detectar los cortocircuitos provocados en la red eléctrica por eventos climáticos tales como lluvias y ventarrones, o la interferencia de la vegetación, entre otros incidentes posibles.

Cuando el problema se resuelve, la red se energiza de nuevo automáticamente, sin necesidad de que la prestadora del servicio deba enviar una cuadrilla técnica al local. Se estima que el empleo de reconectadores asegura una mejoría del orden del 70 % al 80 % en los indicadores de continuidad del servicio de distribución de energía eléctrica.

Las concesionarias de energía ya utilizan los reconectadores. No obstante, según Garcia Lellis Júnior, estos aparatos son caros y su fabricación es compleja; y requieren un constante mantenimiento. “También tienen sus limitaciones, toda vez que se los desarrolló con base en principios y tecnologías de décadas atrás y puede considerárselos cuasi obsoletos”, pondera.

El ingeniero electricista explica que los reconectadores tradicionales emplean baterías selladas a base de plomo ácido, encargadas de asegurar su funcionamiento cuando se produce la falta de energía. “Pero sucede que debe cambiárselas cada dos años y hay que desecharlas adecuadamente, cosa que tiende a generarles una enorme complicación logística a las empresas concesionarias”, explica Garcia Lellis Júnior.

La distribuidora de energía Enel, de acuerdo con el director de HartBR, cuenta con más de 10.000 reconectadores instalados en el Área Metropolitana de São Paulo, y cada uno de ellos posee dos baterías. “La empresa se encarga de mantenerlos en funcionamiento y debe asegurarse de que se efectúe el cambio regular de 20.000 baterías, cuando en ocasiones solamente se logra descubrir que una de ellas tuvo algún desperfecto cuando el reconectador cesa de funcionar”, afirma Garcia Lellis Júnior.

Estas fallas pueden provocar cortes de energía en la red, con un impacto directo en el deterioro de los índices de calidad del suministro eléctrico, lo que les genera elevados costos de mantenimiento y de operación a las empresas concesionarias.

Los reconectadores tradicionales también son pesados, ya que sus componentes están elaborados con acero y resinas bicomponentes. Un solo reconectador, con sus polos y su base, puede pesar hasta 200 kilos, lo que requiere que las distribuidoras refuercen la estructura de las columnas del tendido eléctrico para que logren soportar el peso de estos artefactos. Asimismo, los mismos no están integrados a las modernas redes de comunicación, lo que se conoce como internet de las cosas (IoT). “Su comunicación con la central transcurre a través de radios convencionales”, explica Garcia Lellis Júnior.

Con base en estas constataciones, los ingenieros de la empresa han logrado reemplazar las baterías a base de plomo ácido por supercondensadores o ultracapacitores –dispositivos que acumulan y liberan energía en forma casi instantánea y en grandes cantidades–, con una vida útil equivalente a la del propio reconectador.

“Estos supercondensadores están alimentados por la propia red eléctrica y cuentan con un sistema de soporte auxiliar compuesto por paneles solares, lo que deja de lado los reemplazos periódicos que deben concretarse en los productos que emplean baterías”, detalla el ingeniero electricista.

La disminución del peso

Los reconectadores desarrollados por HartBR reemplazaron el acero y las resinas bicomponentes por polímeros de ingeniería, utilizados comúnmente en piezas estructurales pues poseen una gran resistencia a los impactos y no se deforman ni se corroen cuando se los expone a altas temperaturas, amén de su baja densidad. “Fueron seis meses de investigaciones con el fabricante hasta que logramos obtener una composición polimérica adecuada para la fabricación de los reconectadores”, afirma Garcia Lellis Júnior. “Logramos desarrollar un aparato con una larga vida útil, resistente a la acción de los rayos ultravioleta y a prueba de fuego.”

El nuevo aparato cuenta con módulos de comunicación embebidos que hacen posible su supervisión y mando a distancia a través de redes de IoT. Y está integrado a sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (Scada), que las distribuidoras emplean para monitorear la red eléctrica, lo que puede redundar en una disminución de costos de hasta un 80 % referente a los gastos de traslado de equipos al lugar y compensaciones.

Según Garcia Lellis Júnior, los primeros prototipos totalmente funcionales de este nuevo reconectador se le presentaron a EDP en el año 2020. La empresa puso en marcha en diciembre de 2023 el montaje del primer lote de aparatos, que se instalarán en las redes eléctricas aéreas de media tensión (13,8 kV).

HartBR ya había desarrollado un reconectador monofásico entre 2018 y 2021, en asociación con Energisa, otra distribuidora de energía eléctrica de Brasil. El proyecto desembocó en el año 2022 en la inauguración de su unidad fabril para la fabricación de estos aparatos en la localidad de Atibaia (en el interior del estado de São Paulo) con una capacidad para producir 250 reconectadores por mes.

El desarrollo del producto por entonces se valió de recursos del Programa de Investigación y Desarrollo de la Agencia Nacional de Energía Eléctrica (Aneel). Energisa utiliza estos nuevos modelos en las distribuidoras de energía que controla y percibe regalías de HartBR por la inversión que efectuó en el desarrollo del producto.

HartBR comercializa sus productos con diversas distribuidoras brasileñas y actualmente los exporta a países tales como Angola, Australia, Colombia, Ecuador, Estados Unidos y Nueva Zelanda.