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Electricidad en alta y bajatensiónAutor: Marcos Tosatado

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Presentación del curso

Con nuestro curso sobre redes de distribución eléctrica en alta y baja tensión conocecuáles son los niveles de voltaje que determinan lo que técnicamente son los nivelesde alta tensión. Conocerás por qué y para qué se utiliza la alta tensión y cómo searticulan las redes de distribución de la energía eléctrica.

También veremos lo que son los sistemas eléctricos de redes de transporte deenergía; conocerás qué elementos conforman el sistema eléctrico, cuáles son suscaracterísticas y cuáles son las fases que componen el transporte de energíaeléctrica. Aprenderás a cerca de las generadoras de energía eléctrica, tanto deenergía renovable como de energía no renovable. Podrás conocer a cerca de lascentrales termoeléctricas, hidroeléctricas, nucleares, solares, etc. Conoce, entreotros temas, las fases de trasporte y distribución de las redes de energía eléctrica enalta tensión.

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1. Red. Alta tensión

¿Qué es la alta tensión?

Se entiende por alta tensión toda aquella que supera los 1.000 voltios de valornominal. Se suele hacer una subdivisión dentro de ella, separando media tensión,alta tensión y muy alta tensión. Estas categorías se delimitan en los valores propiosusados dependiendo del punto de la propia red de distribución, explicado de otramanera, de una central eléctrica se sale en media tensión a unos 20kV, ésta eselevada a alta tensión, unos 60kV y más adelante se eleva a valores que llegan a los400kV, lo que conocemos por muy alta tensión. A medida que nos aproximamos alos núcleos urbanos ésta se va reduciendo progresivamente, siguiendo el procesoinverso al anteriormente descrito, hasta a llegar a los valores de baja tensiónutilizados por los abonados. Estos valores de tensión vienen especificados por laspropias necesidades de abastecimiento surgidas en cada ocasió

* A continuación te presentamos el cuadro detalle de las medidas de tensión ysus valores en voltage:

¿Qué diferencia hay entre media y alta tensión?

Básicamente el valor de la tensión. En la Reglamentación la única diferenciaciónrecogida es la de baja y alta tensión, viniendo delimitada éstas en el valor de los1.000 voltios como antes se ha dicho.

¿Por qué se usa la alta tensión?Su uso viene justificado por la necesidad de reducir el valor de la intensidad, y en

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consecuencia la sección del conductor. Como dice la Ley de , si a unmismo valor de potencia le aumentamos el valor de la tensión, reduciremos enconsecuencia el valor de la intensidad transportada.

Ejemplo:

Elevar la tensión a estos valores es posible gracias a elementos como centros detransformación y subestaciones transformadoras. La implantación de estoselementos en las redes supone un menor impacto tanto económico como deespacio, que el que supondría el uso de cables de sección suficiente para eltransporte de tan altos valores de potencia a una menor tensión.

De esta manera se consigue suministrar grandes valores de potencia, a muy bajosvalores de intensidad, esto tiene grandes ventajas: la primera, se reducen laspérdidas de energía por calentamiento de los conductores (lo conocido como efectoJoule), y la segunda es que se reduce la sección del conductor, hasta medidas quehacen viable el transporte a largas distancias de grandes niveles de potencia,disminuyendo así las necesidades económicas y de infraestructura de la propia líneade distribución.

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2. Red. Sistema eléctrico

Sistema eléctrico Definición de Sistema eléctrico: se entiende por sistema eléctrico, a los elementos,líneas e instalaciones, que en conjunto, forman el sistema de transporte de energía,comprendido el cual desde las centrales productoras hasta los propios abonados.Sus misiones principales son la de unir eléctricamente las centrales generadoras conlas instalaciones de abonado, generar la corriente eléctrica y transformar los valoresde tensión con el fin de conseguir la mayor eficiencia posible de los equipos.

Características del sistema eléctrico actual:

- La corriente transportada es del tipo alterna senoidal, que es el tipo decorriente eléctrica que se usa principalmente en las instalaciones de abonado. Laprincipal razón de su uso es que puede transformarse, al contrario que la corrientecontinua.- La red de transporte es de carácter trifásico, así se consigue una mayoreficiencia económica, reduciendo los valores de intensidad y calentamiento.- Frecuencia de servicio, indica la cantidad de ciclos de onda senoidal completaque se realizan en un segundo. En Europa son 50 hertzios (hz), en Estados Unidoseste valor es de 60 hz.

Fases que componen el transporte de energía eléctrica:

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- Fase de generación: la forman las centrales generadoras, en esta fase se producela generación de la corriente eléctrica. En esta fase se transforma la corriente a unvalor de media tensión, preparándola para el transporte.- Fase de transporte de energía: la forman las centrales elevadoras (EE),subestaciones transformadoras de distribución (SET) y líneas de transporte. Sumisión es transformar la corriente ha valores de muy alta tensión, y transportarla agrandes distancias hasta las SET.- Fase de distribución en alta tensión: la forman las estaciones de distribución ylas líneas de distribución las cuales pueden ser aéreas o subterráneas. Su misión esaproximarse a las zonas de usuario, adecuando progresivamente la tensión a valoresaptos para el consumo.

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3. Red. Centrales de electricidad no renovables (1)

Centrales generadoras de energía eléctrica

Definición: son las encargadas de producir energía eléctrica, normalmente lo hacenen media tensión, a un valer de 15 o 20kV. El proceso es en casi todas igual, el finque persiguen es hacer girar un turbina con un alternador eléctrico acoplado, elprincipal factor que las caracteriza es el elemento empleado para inducir el giro deesa turbina, el cual define todo el sistema de producción interno de la central. Lascentrales eléctricas se pueden clasificar en dos grandes grupos: de energías norenovables y de energías renovables.

Centrales generadoras de energías no renovables:

Centrales termoeléctricas:

El elemento utilizado en las centrales térmicas es el gas natural, el petróleo o elcarbón. Estas centrales usan la combustión de estos elementos para producir elmovimiento de una turbina acoplada a un alternador y en consecuencia producirenergía eléctrica.

Este tipo de centrales son las que consiguen una mayor relación precio-megavatioproducido, pero su impacto medioambiental es mayor al resto. Una variante, omejor dicho una evolución de las anteriores, que se ha utilizado en los últimos añosson las llamadas centrales térmicas de ciclo combinado, éstas centralesaprovechan el vapor producido en la combustión para mover una segunda turbina oturbinas que también es capaz de producir energía eléctrica.

Este tipo de centrales aprovechan mucho mejor los recursos y han acabadoeliminando las térmicas convencionales, o en su caso, se han modificado para poderfuncionar como centrales de ciclo combinado.

Cogeneración: las centrales de cogeneración son una segunda variante de lastérmicas, ya que además de aprovechar la combustión para producir electricidad, laaprovechan con un fin térmico, como por ejemplo producir agua caliente sanitaria.

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4. Red. Centrales de electricidad no renovables (2)

Continuamos con las centrales generadoras de energía no renovable.

- Centrales hidroeléctricas:

Estas centrales usan el agua como elemento productor. Aprovechan el caudal de ríosy arroyos para inducir el giro de una turbina acoplada a un alternador eléctrico. Estetipo de energía está considerada como "renovable", aunque este no es un adjetivodel todo cierto, ya que el agua no es un elemento que se encuentre ilimitado en lanaturaleza, si es sin embargo una energía bastante limpia, siempre que lainfraestructura que supone la construcción de una central de estas características,no afecte de manera perjudicial el paisaje natural. Normalmente la construcción deestas centrales trae consigo la necesidad de construir un dique o presa, que altera elpaisaje de manera radical, no obstante, esto se considera un perjuiciomedioambiental moderado, pudiendo englobarse este tipo de energía dentro de lasllamadas "energías limpias". Actualmente, este tipo de centrales cubren la demandaenergética en horas punta, cuando las nucleares o térmicas no son capaces de cubrirestos picos de consumo.

Central hidroeléctrica reversible: Este tipo de centrales tienen la capacidad de,además de producir electricidad aprovechando la fuerza del agua, consumir energíaen beneficio de un mayor rendimiento de la propia central. Esto se consigue porejemplo usando motores para bombear agua a lo alto de una presa, de esta manerase acumula la fuerza del agua para su posterior aprovechamiento, comportándoseasí como una especie de gran batería. Este tipo de centrales son rentables gracias aque este proceso solo se lleva a cabo en horas valle de consumo.

- Centrales nucleares:

Este tipo de centrales utiliza elementos fisionables como el uranio o el plutonio,

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para generar calor mediante una serie de reacciones nucleares. Estas centralesconstan de varios reactores llamados vasijas, en los que se albergan varillas deestos elementos y donde se producen las reacciones que hacen posible elmovimiento de una turbina. No generan contaminantes atmosféricos, pero tienen ensu contra el ser altamente peligrosas si no se controla el proceso, ya que unaelevada temperatura puede producir escapes radiactivos que son fatales para lavida. Además generan una serie de residuos contaminantes que han de seralmacenados y controlados durante un largo periodo de tiempo en grandespiscinas. Actualmente son estas centrales las que aseguran el abastecimientoeléctrico a cualquier hora del día. Tienen un ciclo de vida determinado, después delcual quedan inservibles.

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5. Red. Centrales de electricidad renovables (1)

Centrales generadores de energías renovables

Se dice que una energía es renovable, cuando el elemento que usa para laproducción de energía eléctrica se encuentra ilimitado en la naturaleza. Este tipo deenergías son más limpias pero menos eficientes. Estas son las principales centralesgeneradoras de energías renovables:

- Huerto solar:

Se denomina así al conjunto de paneles o colectores solares, que tienen como fin elgenerar energía para suministro a red. Estos colectores generan energía eléctrica apartir de los fotones del Sol, estos chocan con los paneles que, gracias a suconstitución, les impide volver hacia atrás, canalizando esa energía para poder seralmacenada en forma de tensión eléctrica. Se trata de un tipo de energíacompletamente limpia e inagotable. El inconveniente de estas centrales es su malarelación eficiencia- precio, producen poca energía en relación a térmicas o nuclearesy requieren una serie de costosos elementos para su construcción, ya que laelectricidad que generan (en corriente continua y a muy baja tensión), debe pasarpor una serie de procesos que la adecuen a las características de la Red pública.

*Véase al respecto nuestro curso Energía solar fotovoltaica.

Parque eólico:

Se denomina así al conjunto de aerogeneradores, que al igual que en el huerto solartienen el fin de suministrar energía eléctrica a la Red pública. Estos elementosgeneran electricidad a través de la fuerza del viento, que es capaz de mover lasaspas de los molinos y en consecuencia una turbina a la que van acopladas. Tienenel mismo inconveniente que los huertos solares, su mala relación eficiencia- precio,por que al igual que estos, necesitan de una serie de equipos para su correctofuncionamiento. Al igual que la energía solar, este tipo de energía escompletamente limpia y renovable.

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6. Red. Centrales de electricidad renovables (2)

Ahora continuamos con las centrales generadoras de energía renovable

- Centrales de energía geotérmica:

Estas centrales aprovechan el calor interno del Planeta como fuente de energía. Lopueden aprovechar de dos maneras: obteniendo vapor directamente de las grietasexistentes en algunas zonas del Planeta para mover las turbinas, u obteniendo aguainterna a altas temperaturas, generalmente a más de 200ºC. De esta manera surgentres tipos de centrales: las de vapor seco, las flash (de agua caliente), y las binarias,que son una variación de las flash ya que usan el agua caliente para calentar unsegundo fluido con un punto de evaporación menor, consiguiendo aumentar elrendimiento del proceso. Al final siempre se busca conseguir gran cantidad devapor a altas temperaturas, la diferencia radica en si lo obtienen directamente delsubsuelo o lo hacen a través del agua que ahí se halla, aprovechando que ésta seencuentra a unas temperaturas muy superiores a las que se dan en superficie. Estetipo de centrales son muy utilizadas en países como Islandia o Estados Unidos, engeneral países situados en zonas donde la actividad interna de la Tierra es muy alta.

- Centrales de biomasa:

La energía de biomasa es aquella que surge del aprovechamiento de elementosnaturales renovables. Existen varias vías para conseguirla de una manera racional,como los cultivos energéticos, los desechos de bosques y campos, y residuosagrícolas y deyecciones y camas del ganado. No se puede englobar aquí el uso demateriales como la leña o los excrementos, debido a la alta contaminación queproduce su aprovechamiento. La energía de biomasa persigue un fin ecológico, quees el de aprovechar recursos de la naturaleza en principio inservibles, se puedenaprovechar de varias maneras como usando el CO2 que son capaces de reteneralgunos vegetales, o mediante elementos cuya combustión no suponga una agresiónal medioambiente. Actualmente es un tipo de energía poco usada, pero que podríaacabar abriéndose paso debido a la sencillez del proceso de producción y el bajocoste que ello supone frente a otras instalaciones.

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- Centrales mareomotrices:

Estas centrales son las que aprovechan la acción gravitatoria entra la Luna, la Tierray el Sol y que es la razón por la cual surgen las mareas en mares, algunos ríos degran caudal (los únicos que pueden llegar a tener mareas) y océanos. También lashay preparadas para usar la fuerza del oleaje en beneficio de la producción deelectricidad. Su funcionamiento es parecido al de una central hidroeléctrica, con laexcepción de que las mareomotrices no suponen un impacto medioambiental tanalto al no requerir la construcción de una presa o dique. La energía mareomotriz esuna energía 100% limpia y renovable. El único inconveniente de este tipo de energía,es la construcción de centrales que puedan aprovechar el vaivén de las mareas, yaque para ello necesitan estar situadas mar adentro o en el propio cauce de un granrío para funcionar, con la dificultad que supone la construcción de una instalaciónde estas características en esas situaciones y el posterior transporte de energía atierra firme. Esto limita bastante su uso, debido a que su construcción supone en lamayoría de las ocasiones un gran desembolso económico, y un gran desplieguetécnico. No obstante se espera poder contar con este tipo de energía en el futuropara cubrir ciertas demandas energéticas.

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7. Red. Fase de transporte de energía eléctrica

Descripción general de la fase de transporte

Una vez producida la energía eléctrica, se hace necesario adecuarla para eltransporte a largas distancias, esto se hace en las estaciones elevadoras, donde seaumenta la tensión procedente de las centrales generadoras (15-30kV), hastavalores de muy alta tensión (más de 132kV). Una vez completado este proceso, laenergía es transportada a través de una red de transporte formada por líneasaéreas, hasta llegar a las SET, que no son más que estaciones elevadoras al revés, esdecir que hacen el proceso inverso reduciendo la muy alta tensión en media o altatensión, dependiendo de las circunstancias que den lugar al suministro a partir deese punto.

Divisiones de la fase de transporte:

* Elevación a muy alta tensión: esto se produce en las llamadas estacioneselevadoras, que son instalaciones que albergan la aparamenta y elementosnecesarios, para producir la transformación de media en muy alta tensión.

* Transporte de energía eléctrica: una vez alcanzados valores aptos para eltransporte a largas distancias, es necesario tender una red adecuada para ello.Normalmente de una misma central salen muchas líneas que, por razoneseconómicas y constructivas, discurren por idénticos caminos, siendo comunes atodos los elementos de apoyo, corte y protección. Las líneas se dividen en trescategorías dependiendo de la tensión a la que trabajen:

- 1 ª categoría: líneas de muy alta tensión.- 2 ª categoría: líneas de alta tensión.- 3 ª categoría: líneas de media tensión.

Este proceso acaba cuando se llega a las subestaciones transformadoras (SET).

* Subestaciones transformadoras: son idénticas constructivamente hablando a lasestaciones elevadoras, pero hacen el proceso inverso, esto es posible a que suprincipal elemento, el transformador, tiene la característica de ser un aparatoreversible, es decir, que sirve a la vez para aumentar tensión y para reducirla.

Centro de reparto: tiene la misión de conectar varias líneas de distribución,

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normalmente esta instalación va englobada dentro de la propia SET, rara vezaparecen por separado.

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8. Red. Fase de distribución de energía eléctrica enalta tensión

Descripción general de la fase de distribución en alta tensión

En esta fase tiene lugar la reducción de la muy alta tensión a alta y media tensión.En este nivel de tensión tiene lugar la distribución de la energía eléctrica entre todoslos centros de transformación, que sirven de enlace con los usuarios finales.

Elementos que constituyen la fase de distribución en alta tensión.

- Estaciones de distribución: realizan una primera reducción de la tensión hastaaproximadamente los 15kV. Constructivamente son parecidas a los centros detransformación y se suelen situar a las afueras de los núcleos urbanos.

- Líneas de reparto: transportan la energía eléctrica desde las SET hasta lasestaciones de distribución. Trabajan siempre en alta tensión.

- Líneas de distribución en media tensión: transportan la energía desde lasestaciones de distribución hasta los centros de transformación. Pueden ser aéreas osubterráneas.

- Centros de transformación: se encargan de reducir la media tensión en bajatensión, para que puedan ser usadas por los usuarios finales.

NOTA: Con este capítulo hemos concluido nuestro curso.

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