¿Qué materiales son adecuados para torres de transmisión eléctrica en entornos agresivos?

Aleaciones de acero resistentes a la corrosión para aplicaciones de torres costeras e industriales

Cómo la niebla salina y el SO aceleran la degradación de las torres

Cuando la niebla salina se deposita sobre superficies metálicas a lo largo de las costas, inicia una reacción química que degrada la capa protectora del acero. Los iones cloruro presentes en el aire marino penetran efectivamente esta capa de óxido, generando pequeñas picaduras que debilitan progresivamente las estructuras. La situación empeora aún más cerca de fábricas, donde el dióxido de azufre se mezcla con el agua de lluvia para formar ácido sulfúrico. Según una investigación publicada por NACE International en su guía de 2023 sobre el control de la corrosión atmosférica, estas condiciones pueden acelerar los procesos de oxidación hasta cinco veces más que en zonas con calidad del aire normal. Al combinar ambos factores, nos encontramos ante condiciones extremadamente agresivas para el acero al carbono convencional. Las estructuras expuestas a este tipo de entorno pueden perder más de un milímetro de material cada año, lo que significa que la elección de los materiales adecuados ya no se limita únicamente a la durabilidad del elemento. Las consideraciones relacionadas con la seguridad y los presupuestos de mantenimiento adquieren una importancia equivalente para los ingenieros que trabajan en proyectos de infraestructura costera.

Acero resistente a la intemperie (ASTM A588) frente a acero galvanizado en caliente: formación de pátina, durabilidad y compromisos en el mantenimiento

El acero resistente a la intemperie ASTM A588 obtiene sus propiedades protectoras de una combinación de cobre, níquel y cromo, que favorece la formación de una capa de óxido gruesa que, de hecho, impide su progresión con el tiempo. En zonas alejadas de la costa, donde las condiciones permiten un secado regular, este tipo de acero puede durar más de cincuenta años con muy poco mantenimiento. Sin embargo, en zonas cercanas al mar, donde el aire contiene sal de forma constante, la situación cambia de manera bastante drástica. Las partículas de cloruro interfieren en la formación de la capa protectora y provocan, en cambio, la aparición de molestas picaduras debajo de la película superficial. Esto lo hace poco fiable para la mayoría de los proyectos de construcción costera, pese a sus notables características de durabilidad en otros entornos.

El proceso de galvanizado por inmersión en caliente crea un recubrimiento de zinc que se une al acero a nivel molecular. Este recubrimiento actúa como una especie de escudo, sacrificándose mediante corrosión primero, antes de que el acero subyacente resulte dañado. Observamos que este material funciona excepcionalmente bien en entornos con mucha humedad o sal en el aire, razón por la cual muchas estructuras costeras dependen de él. La mayoría de las instalaciones duran entre 30 y 50 años, aunque generalmente requieren algunos retoques alrededor del año 25. El momento exacto depende de la severidad real de las condiciones en cada ubicación.

Para torres que se ubican en límites industriales-costeros —donde la humedad fluctuante, la deposición de sales y el SO actúan de forma simultánea— la solución más resistente suele implicar sistemas híbridos: elementos principales galvanizados combinados con componentes secundarios de acero patinable, o recubrimientos dúplex diseñados para resistir múltiples amenazas.

Compuestos de polímero reforzado con fibra (FRP) para instalaciones de torres en entornos de alta humedad, químicamente agresivos y eléctricamente sensibles

Resistencia a los rayos UV, a la humedad y a los productos químicos: por qué las torres de FRP destacan en corredores tropicales e industriales

Los compuestos de polímero reforzado con fibra (FRP) integran resinas poliméricas resistentes a la corrosión (por ejemplo, viniléster o epoxi) con fibras de alta resistencia (de vidrio o carbono) para ofrecer una inmunidad inherente frente a tres mecanismos dominantes de degradación en entornos tropicales e industriales:

• Radiación UV : Las matrices de resina estabilizadas resisten la escisión en cadena foto-oxidativa, eliminando el empolvamiento superficial y la deslaminación observados en polímeros no protegidos expuestos a la luz solar ecuatorial.
• Absorción de humedad : Con tasas de absorción de agua inferiores al 0,2 %, el PRF evita la degradación hidrolítica, las vías electrolíticas y el descascarillamiento por ciclos de congelación-descongelación, lo cual es fundamental en regiones propensas a los monzones o en zonas costeras.
• Exposición a productos químicos : Su composición no metálica garantiza una resistencia total frente a la caída química ácida (derivada de SO), alcalina y salina, eliminando así la necesidad de recubrimientos o inhibidores.

En comparación con los recubrimientos de acero al carbono convencionales, esta combinación de materiales dura entre 3 y 5 veces más en esos entornos extremadamente húmedos donde la humedad permanece presente durante todo el día. ¿Otra ventaja importante? El hecho de que los compuestos de fibra de vidrio (FRP) no conducen la electricidad elimina por completo el riesgo de corrientes no deseadas o chispas eléctricas cerca de líneas de transmisión que operan a varios miles de voltios. Esto marca toda la diferencia en proyectos de infraestructura ubicados cerca de subestaciones o a lo largo de importantes corredores de transmisión. Considérense las zonas costeras expuestas al aire salino del mar, las zonas industriales sometidas a humos corrosivos y las regiones soleadas sometidas a una exposición constante a la luz solar. En estas condiciones adversas, los compuestos de fibra de vidrio (FRP) destacan como un material prácticamente libre de mantenimiento, mientras que los componentes metálicos van deteriorándose progresivamente con el tiempo.

Aleaciones de aluminio y sistemas híbridos de torres para regiones árticas, de permafrost y climas extremadamente fríos

Gestión del estrés térmico, la carga de hielo y la inestabilidad de las cimentaciones en el diseño de torres para regiones frías

Las torres de transmisión experimentan tensiones mecánicas y térmicas severas cuando se instalan en zonas extremadamente frías, como la tundra ártica y las zonas de permafrost, donde las temperaturas descienden regularmente muy por debajo del punto de congelación. Aleaciones de aluminio como la 6061-T6 y la 7075-T73 son especialmente adecuadas para estas condiciones, ya que ofrecen varias ventajas frente a los materiales tradicionales. En primer lugar, el aluminio se dilata mucho menos al calentarse comparado con el acero: aproximadamente 23,6 micrómetros por metro y grado Celsius, frente a solo 12 para el acero. Además, resiste naturalmente la corrosión provocada por la exposición al agua salada, pesa alrededor del 60 % menos que el acero y mantiene su flexibilidad incluso a temperaturas inferiores a menos 40 grados Celsius. Todas estas características actúan conjuntamente para contrarrestar problemas como la fatiga térmica, reducir la tensión sobre las cimentaciones construidas sobre terrenos inestables y evitar fracturas repentinas que podrían producirse al desprenderse hielo de las torres o durante terremotos.

La relación resistencia-peso del aluminio permite soportar acumulaciones de hielo de hasta 50 mm de espesor en los laterales sin necesidad de refuerzos adicionales. Esto contribuye a reducir tanto los problemas derivados de las cargas de viento como la cantidad de materiales necesarios para la construcción. Al analizar zonas con vientos fuertes, combinar aluminio con materiales compuestos mejora efectivamente la resistencia de las estructuras a las fuerzas de torsión, manteniendo al mismo tiempo su capacidad de absorber energía cuando sea necesario. Para cimentaciones en climas fríos, los ingenieros aprovechan la ligereza del aluminio para proteger el permafrost frente a cambios térmicos. Con frecuencia se utilizan pilotes helicoidales poco profundos junto con dispositivos especiales de refrigeración denominados termosifones. Estas configuraciones ofrecen una buena estabilidad sin requerir excavaciones profundas ni sistemas de refrigeración continuos. Pruebas reales realizadas en lugares como Alaska y el norte de Canadá han demostrado que estos enfoques combinados pueden reducir las necesidades imprevistas de mantenimiento en aproximadamente un 40 % en comparación con torres convencionales de acero. Esta diferencia de rendimiento resulta realmente significativa en zonas remotas, donde resulta tan difícil transportar piezas y personal.

Marco Comparativo de Selección: Ajuste del Material de la Torre a la Severidad Ambiental y a los Requisitos Operativos

La selección de materiales óptimos para torres de transmisión requiere correlacionar los agentes estresantes ambientales con los requisitos funcionales mediante un marco estructurado y basado en evidencia. Las instalaciones costeras exigen una resistencia comprobada a la picadura inducida por cloruros y a la sinergia con la lluvia ácida; las implementaciones árticas priorizan la estabilidad térmica, la capacidad de carga por hielo y la tenacidad criogénica —una divergencia fundamental que subraya cómo la idoneidad del material es específica del ecosistema.

Los ingenieros evalúan las opciones según cuatro criterios interdependientes:

• Resistencia a la corrosión : Imprescindible en zonas marinas o industriales: el acero al carbono se degrada tres veces más rápido que el acero patinable ASTM A588 bajo las clasificaciones de corrosividad ISO 9223 C4/C5.
• Rendimiento mecánico : La resistencia a la fatiga, las relaciones límite elástico/resistencia a la tracción y los límites de desviación por carga de hielo definen los márgenes de seguridad, especialmente donde predominan las cargas cíclicas (por ejemplo, vientos costeros, desprendimiento de hielo en regiones árticas).
• Economía del Ciclo de Vida : Los compuestos de PRF ofrecen acabado sin pintura y una vida útil de 50 años, pero implican costos iniciales aproximadamente un 40 % superiores a los del acero galvanizado en caliente; esta diferencia solo se justifica cuando la logística de acceso o el riesgo de paradas no planificadas incrementan los costos operativos a largo plazo.
• Viabilidad del mantenimiento : En emplazamientos remotos o peligrosos, las soluciones «instalar y olvidar» son preferibles: las aleaciones de aluminio y los compuestos de PRF reducen significativamente la frecuencia de inspecciones y el riesgo de intervenciones frente a los sistemas recubiertos o galvanizados.

Nada funciona mejor en todas partes y en todo momento. El acero inoxidable resiste bien cerca del agua salada, pero se vuelve frágil cuando las temperaturas descienden por debajo de los menos 30 grados Celsius. El plástico reforzado con fibra de vidrio no presenta esos problemas galvánicos, aunque requiere un tratamiento especial para la protección contra los rayos UV y debe formularse con retardantes de llama. Los ingenieros experimentados basan sus decisiones en clasificaciones establecidas de severidad ambiental, como las normas ISO 9223 o IEC 60721-3-3, y luego verifican cómo se comportan realmente los materiales en el campo, en lugar de depender únicamente de ensayos de laboratorio. Este enfoque evita que los proyectos queden subespecificados en entornos agresivos, al tiempo que evita gastos innecesarios en zonas con condiciones más suaves. Así obtenemos estructuras cuya selección de materiales se ajusta a lo que realmente ocurre en el sitio, garantizando durabilidad, seguridad y costes razonables durante toda su vida útil, sin sobrecargar el presupuesto.

Sección de Preguntas Frecuentes

¿Qué materiales son los más adecuados para la construcción de torres costeras?

El acero galvanizado en caliente se prefiere a menudo para torres costeras debido a su excelente rendimiento en entornos con alta humedad y salinidad.

¿Por qué se prefiere el PRF en las regiones tropicales?

Los compuestos de PRF destacan en las regiones tropicales gracias a su resistencia a los rayos UV, a la humedad y a los productos químicos.

¿Qué ventajas ofrecen las aleaciones de aluminio para climas fríos?

Las aleaciones de aluminio, como las 6061-T6 y 7075-T73, son ligeras, resisten el estrés térmico y la corrosión, y ofrecen flexibilidad en condiciones extremas de frío.