REDES ELCTRICASUnared elctricaes una red interconectada que tiene el propsito de suministrar electricidad desde los proveedores hasta los consumidores. Consiste de tres componentes principales, lasplantas generadorasque producen electricidad de combustibles fsiles (carbn,gas natural,biomasa) o combustibles no fsiles (elica,solar,nuclear,hidrulica); Laslneas de transmisinque llevan la electricidad de las plantas generadoras a los centros de demanda y lostransformadoresque reducen el voltaje para que las lneas de distribucin puedan entregarle energa al consumidor final.En laindustria de la energa elctrica, la red elctrica es un trmino usado para definir una red de electricidad que realizan estas tres operaciones:1. Generacin de electricidad:Las plantas generadoras estn por lo general localizadas cerca de una fuente de agua, y alejadas de reas pobladas. Por lo general son muy grandes, para aprovecharse de laeconoma de escala. La energa elctrica generada se le incrementa su tensin la cual se va a conectar con la red de transmisin.2. Transmisin de electricidad:La red de transmisin transportar la energa a grandes distancias, hasta que llegue al consumidor final.3. Distribucin de electricidad:Al llegar a la subestacin, la energa llegar a una tensin ms baja. Al salir de la subestacin, entra a la instalacin de distribucin. Finalmente al llegar al punto de servicio, la tensin se vuelve a bajar del voltaje de distribucin al voltaje de servicio requerido.Distribucin de EnergaLa distribucin de la energa elctrica desde las subestaciones de transformacin de la red de transporte se realiza en dos etapas.La primera est constituida por la red de reparto, que, partiendo de las subestaciones de transformacin, reparte la energa, normalmente mediante anillos que rodean los grandes centros de consumo, hasta llegar a las estaciones transformadoras de distribucin. Las tensiones utilizadas estn comprendidas entre 25 y 132kV. Intercaladas en estos anillos estn las estaciones transformadoras de distribucin, encargadas de reducir la tensin desde el nivel de reparto al de distribucin en media tensin.La segunda etapa la constituye la red de distribucin propiamente dicha, con tensiones de funcionamiento de 3 a 30kV y con una disposicin en red radial. Esta red cubre la superficie de los grandes centros de consumo (poblacin, gran industria, etc.), uniendo las estaciones transformadoras de distribucin con los centros de transformacin, que son la ltima etapa del suministro en media tensin, ya que las tensiones a la salida de estos centros es de baja tensin (125/220 o 220/380). La topologa de una red de distribucin se refiere al esquema o arreglo de la distribucin, esto es la forma en que se distribuye la energa por medio de la disposicin de los segmentos de los circuitos de distribucin. Esta topologa puede tener las siguientes configuraciones: Red radial o red en antena:resaltan su simplicidad y la facilidad que presenta para ser equipada de protecciones selectivas. Como desventaja tiene su falta de garanta de servicio. Red en bucle abierto:tiene todas las ventajas de la distribucin en redes radiales y adems la posibilidad de alimentar alternativamente de una fuente u otra. Red en anillo o en bucle cerrado:se caracteriza por tener dos de sus extremos alimentados, quedando estos puntos intercalados en el anillo o bucle. Como ventaja fundamental se puede citar su seguridad de servicio y facilidad de mantenimiento, si bien presenta el inconveniente de una mayor complejidad y sistemas de proteccin ms complicados.Como sistemas de proteccin se utilizan conductores aislados, fusibles, seccionadores en carga, rganos de corte de red, reconectadores, interruptores, pararrayosantena, pararrayos autovlvulas y protecciones secundarias asociadas a transformadores de medida, como son rels de proteccin. La estructura otopologade una red puede variar considerablemente. El diseo fsico est determinado por el terreno disponible y su geologa.

Tipos de VoltajesAlta tensin:Tensiones arribas de 34,000 Volts. Las tensiones ms conocidas son, 69 kV, 115 kV, 161 kV, 230 kV, 400 kV. Usualmente estos niveles son utilizados para lneas de transmisin.

Media tensin:Tensiones arriba de 1,000 Volts. Las tensiones ms conocidas son, 4.16 kV, 7.6 kV, 13.2 kV, 23 kV y 34 kV. Usualmente estas lneas son utilizadas para la distribucin de energa en las reas rurales y urbanas.

Baja tensin:Tensin menores de 1,000 Volts. Las tensiones mayormente conocidas en la baja tensin son: 110 V, 220 V, 240 V, 254 V, 277 V, 440 V y 480 V.Conductores areos y subterrneosEl conductor es el elemento por el cual circula la corriente elctrica en una red, existen conductores de cobre, aluminio o de aleacin de aluminio ACSR.

Conductor

Los cables empleados para Media Tensin, estn construidos por un conductor en cobre o aluminio, recubierto por una capa de polietileno semiconductor reticulado, alrededor de l existe un aislamiento en polietileno reticulado (XLPE) o en caucho etileno propileno (EPR), cubierto por una manto de polietileno semiconductor reticulado, seguido lleva una pantalla metlica en hilos o en cinta de cobre, todo este conjunto de elementos se encuentra protegido por una chaqueta de policloruro de vinilo (PVC) o Polietileno (PE).Los cables para media tensin son fabricados para manejar tensiones entre 5 y 69 kV y temperaturas de 90C o 105C para aplicaciones especiales; existen cables para media tensin monopolares, tripolares y triplex.Dependiendo la tensin a la cual vayan a trabajar se manejan diferentes calibres AWG (American Wire Gauge); norma americana que especifica el tamao del conductorCable Monopolar:El cable monopolar consta de los elementos mencionados previamente y es utilizado en lugares hmedos o secos, para redes areas o en ductos subterrneos, en tensiones de 5, 8,15, 25, 35, 46 y 69 kV.

Cable Monopolar con Pantalla en Cinta de Cobre

Cable Monopolar con Pantalla en Cinta de Cobre - Vista Interior

Cable Monopolar con Pantalla en Hilos de Cobre

Figura 3.1.5. Cable Monopolar con Pantalla en Hilos de Cobre - Vista Interior

Cable Tripolar:El cable tripolar para media tensin consta de tres cables de cobre o de aluminio, cada uno aislado y los tres cubiertos por una sola chaqueta, es empleado para redes areas o ductos subterrneos de lugares secos o hmedos a tensiones 5, 8, 15, 25 y 35kV.

Cable Tripolar - Pantalla en cinta de cobre -

Cable Tripolar - Pantalla en cinta de cobre - Vista Interior

Cable Triplex:El cable triplex est conformado por tres cables monopolares enlazados es utilizado en redes de Media Tensin areas y subterrneas de lugares secos o hmedos a tensiones 5, 8, 15, 25 y 35 kV.

Cable Triplex

Cable Triplex de cobre - Pantalla en cinta de cobre - Vista Interior

Cable Semiaislado:Para redes elctricas ubicadas en lugares arborizados, o en algunas oportunidades en zonas industriales se emplea un conductor especial CABLE SEMIAISLADO, ya que utiliza aleacin de aluminio (ACSR) cubierto por una chaqueta de material termoestable, que lo protege contra la humedad, reduce inconvenientes en la prestacin del servicio por choques accidentales entre las lneas.Es empleado en redes con tensiones de 5,15, 25, 35 y 46 kV.

Cable Semiaislado

Cable para zonas arborizadas - Vista Interior

CONDUCTORES DE ALUMINIO DESNUDOLos conductores de Aluminio Desnudo son usados para transmisin y distribucin de energa elctrica en lneas areas.Para este tipo de conductores se utilizan diferentes metales tales como: Aluminio 1350-H19. Aleacin de aluminio 6201-T81. Acero recubierto con zinc o con aluminio.Los conductores que podemos encontrar con estas aleaciones y metales son: AAC estn formados en su totalidad por alambres de aluminio AAAC por alambres de aleacin de aluminio ACSR estn formados por alambres de aluminio 1350-H19 reforzadoscon alambres de acero recubierto con zinc ACSR/AW por alambres de aluminio 1350-H19 reforzados con alambres de acero recubierto con aluminio ACAR se construyen de alambres de aluminio 1350-H19, reforzados con alambres de aleacin de aluminio 6201-T81.Los conductores de Aluminio Desnudo CENTELSA se fabrican en diferentes clases de cableado: slido, AA, A B, segn la flexibilidad requerida.

Conductores AAC ASC:

Conductores AAC ASC

Descripcin:Conductor de Aluminio Cableado Concntrico.Alambres de aluminio 1350-H19 cableados de forma concntrica.Usos y Aplicaciones:Estos son utilizados el lneas areas de transmisin y de distribucin de energa elctrica en donde no se necesita una carga de rotura tan alta, se utiliza en vanos o tramos cortos, o como neutro en para cables de distribucin tipo mltiplex con fases de aluminio aisladas y cableadas alrededor del neutro en AAC.Conductores AAAC:

Conductores AAAC

Descripcin:Conductor de Aleacin de Aluminio All Aluminum Alloy Conductor.Alambres de aleacin de aluminio 6201-T81 cableados concntricamente.Usos y Aplicaciones:Los conductores AAAC se usan en lneas areas de transmisin y distribucinde energa elctrica. Como en el conductor anterior tambin se utilizan como neutro para cables de distribucin tipo Mltiplex con fases de aluminio o aleacin de aluminio aislado y cableado alrededor del neutro en AAAC.Los conductores AAAC presentan una mayor capacidad de rotura adems y una buena resistencia a la corrosin.Conductores ACAR:

Conductores ACAR

Descripcin:Conductor de Aluminio Reforzado con Aleacin de Aluminio(Aluminum Conductor Aluminum Alloy Reinforced)Construidos con alambres de aluminio 1350-H19 cableados concntricamente alrededor de un ncleo de aleacin de aluminio. En algunos conductores los alambres de aleacin de aluminio se encuentran distribuidos en capas, combinados con alambres de aluminio.Usos y Aplicaciones:Los conductores elctricos ACAR se usan en lneas areas de transmisin y distribucinde energa elctrica, la relacin de carga de rotura a peso los hace excelentes para los sitios en donde se requieren buenas caractersticas de conduccin de corriente.

Conductores ACSR/AW:

Conductores ACAR

Descripcin:Conductor de Aluminio Reforzado con Acero recubierto con Aluminio.Con un centro de acero y un recubrimiento de aluminio.El ncleo puede ser un alambre de acero o puede ser un torn, conformado por 7 19 alambres cableados en forma concntrica.En algunos cables ACSR/AW de 7 hilos, se encuentran alambres de acero distribuidos en la primera capa.Usos y Aplicaciones:Los conductores ACSR/AW se usan en lneas areas de transmisin y distribucin de energa elctrica. Los cables ACSR/AW presentan muy buena carga de rotura,Con diferentes cableados de ncleo de acero se pueden obtener diferentes cargas de rotura, sin sacrificar la capacidad de conduccin de corriente.Aislantes, aisladoresLos aisladores son los elementos encargados de sostener los conductores en las estructuras bajo condiciones de viento y contaminacin ambiental; a la vez como su nombre lo indica asla el conductor de las estructuras y evitan el efecto corona; los aisladores en su mayora son fabricados en porcelana, ya que brinda gran resistencia a las condiciones ambientales por no ser un material poroso lo que limita la absorcin de agua.Existen diversos tipos de aisladores, entre los cuales se pueden destacar los aisladores de suspensin, aisladores tipo tensor, aisladores tipo pin y aisladores tipo carrete.

Aislador de Suspensin:Este tipo de aislador o llamado tambin tipo disco es el ms empleado en redes de transmisin de energa elctrica, se utilizan cadenas de aisladores para suspender el conductor, el nmero de elementos aisladores que debe tener la cadena se determina por la tensin de servicio en la lnea de transporte de energa. As, en las lneas a 110 kV, las cadenas suelen tener 6 7 elementos aisladores y en las lneas a 220 kV, 10 a 12.Existen aisladores de suspensin de 6y 10 los cuales soportan un esfuerzo mecnico de 10.000 y 15.000 libras.

Aislador de Suspensin

Aislador tipo Tensor:El aislador tipo tensor es utilizado para suspender los conductores en redes de transmisin areas en las que existe un ngulo de giro mayor a 30 o en los extremos de la lnea, razn por la cual deben soportar esfuerzos mecnicos elevados, existen aisladores tipo tensor de 3 1/2, 4 1/4, 5 1/2, 6 3/4.

Aislador tipo Tensor

Aislador tipo Pin:El aislador tipo pin es empleado en redes elctricas de distribucin, en estructuras en las cuales van crucetas, este, es empleado para sostener el conductor.

Aislador tipo Pin

Existen aisladores de pin sencillos y dobles y es seleccionado segn el nivel de tensin al cual va a trabajar, para 7.2 kV, 13.2kV, 15 kV se emplea pin sencillo y para 23 kV y 34.5 kV se emplea pin doble.Aislador tipo Carrete:El aislador tipo carrete se emplea en redes areas de distribucin de energa elctrica, en las estructuras que no llevan crucetas para sostener el conductor, el aislador es ubicado en perchas, estas pueden ser de uno, dos, tres, cuatro y cinco puestos segn la cantidad de lneas.

Aislador tipo Carrete

MATERIALES AISLANTES En las lneas de transmisin y distribucin de energa elctrica, el aislamiento elctrico es realizado principalmente por dos elementos el aire y los aisladores los cuales son fabricados en diferentes materiales como porcelana, vidrio y resina epxica.AIRE:El aire es elemento ms empleado en las Redes Elctricas para aislamiento, la rigidez dielctrica del aire se puede ver afectada por la contaminacin del ambiente, la altura sobre el nivel de mar y la densidad del aire.El aire tiene una rigidez dielctrica de alrededor de 32 kV/cm a la presin normal, y alcanza un valor alrededor de 160 kV/cm a una presin de 100 N/cm2 y alrededor de 500 kV/cm para 300 N/cm2.El aire y otros gases tienen elevadsima resistividad y estn prcticamente exentos de prdidas dielctricas.Tienen en mayor o menor medida la propiedad comn que la rigidez dielctrica crece a medida que aumenta la presin.PORCELANA:La porcelana es el material ms utilizado en la fabricacin de aisladores, esta conformado por arcilla, feldespato y cuarzo almina, la porcelana ofrece baja porosidad lo que ayuda a la baja absorcin de agua, alta resistencia al calor y resistencia mecnica.VIDRIO:El vidrio empleado en la fabricacin de aisladores esta compuesto por slice, oxido de calcio y oxido de sodio, por ser un material frgil debe sufrir un proceso de endurecimiento, los aisladores de vidrio son empleados en zonas de alta contaminacin.RESINA EPOXICA:Las caractersticas principales de este tipo de aisladores es la gran resistencia que presenta contra impactos, brinda una baja posibilidad de filtracin y tiene un excelente dielctrico en comparacin con los aisladores de porcelana.

PostesEn las redes de distribucin se utilizan postes para la construccin de apoyos

Las exigencias de la norma establecen que los postes podran ser de cualquier material, siempre y cuando cumpla con las debidas condiciones de seguridad. Sin embargo solo se utilizan para construir apoyos la madera, hormign y acero

Segn su funcin, los postes en una lnea, se pueden clasificar en:

-Postes de alineacin: su funcin es soportar los conductores y cables de tierra; son empleados en las alineaciones rectas. Se disean para quedar sometidos a os esfuerzos verticales y los esfuerzos transversales debido al viento.

-Postes de ngulo: se emplean para soportar los conductores en los verticales de los ngulos que forman dos alineaciones distintas.

-Postes de amarre: su finalidad es proporcionar puntos firmes en la lnea que limiten e impidan la destruccin total de la misma cuando por cualquier casusa se rompa algn conductor o apoyo

-Postes de fin de lnea: soportan las tensiones producidas por la lnea; son punto de anclaje de mayor resistencia

-Postes especiales: su funcin es diferente a las enumeradas anteriormente; pueden ser, por ejemplo cruce sobre ferrocarril, vas fluviales, lneas de telecomunicacin o una bifurcacin

Clasificacin de acuerdo al uso

-Postes de baja tensin: utilizados nicamente para soportar los conductores de distribucin cuyo voltaje sea igual o inferior a los 600 voltios entre fases.

-Postes de alta y baja tensin: utilizados para soportar los conductores de distribucin de alta tensin y los de baja tensin.

-Postes de transformacin: utilizados para soportar los conductores de alta y baja tensin con los lmites de voltaje establecidos y un banco de transformadores monofsico o trifsico.

-Postes de transformacin monofsico: poseen un solo transformador monofsico generalmente de poca capacidad para no ejercer demasiado peso de un solo lado

- Postes de transformacin trifsico: poseen hasta tres transformadores que permiten obtener tensiones trifsicas. La capacidad mxima de transformadores para un solo poste es de 100 KVA luego de estos se construyen estructuras especiales

- Estructuras especiales: se usan cuando el banco trifsico de transformadores es demasiado grande para tenerlo en un solo poste.

Tipos de estructuras en redes de transmisinLas estructuras son los elementos de soporte de conductores y aisladores de las lneas de alta tensin, se pueden clasificar segn su funcin en: Torres de suspensin, Torres de retencin.Torres de suspensin:En este tipo de torre los conductores se encuentran suspendidos de las mnsulas mediante cadenas de aisladores, estn diseadas para soportar el peso de los conductores y la accin del viento sobre ellos y sobre la misma torre.

Torre de suspensin

Torres de retencin:Las torres de retencin se clasifica en tres clases:Terminal:Esta clase de torre se encuentra en el inicio o final de una lnea, estn diseadas para soportar la tensin ejercida por los conductores ubicados de manera perpendicular a las mnsulas, razn por la cual es el tipo de torre ms robusta.Angular:Las torres tipo angular son utilizadas cuando hay cambio de direccin en la lnea, soporta la tensin de los conductores producida por el cambio de direccin.

Torre de Retencin

Rompetramos:Este tipo de estructura es utilizada en las lneas de transmisin para evitar la cada en cascada (domino) de las torres de suspensin y para facilitar el tendido de lneas rectas extensas, se clasifican segn la manera de soportar la tensin producida por los conductores en:

Torre Rompetramos

Autoportantes:Son vigas incrustadas en el suelo, las cuales transmiten la tensin de los conductores a las cimentaciones; estas estructuras pueden ser rgidas o flexibles, las primeras no sufren deformaciones en presencia de esfuerzos irregulares son fabricadas en acero o en hormign y las flexibles son postes metlicos que sufren deformacin en caso de estos esfuerzos.

Torre Autoportantes

Arriendadas:Son estructuras flexibles que transmiten la tensin de los conductores a las cimentaciones.

Figura 2.2.5. Torre Arriendadas

Tipos de estructuras en redes de distribucinESTRUCTURAS DE DISTRIBUCION EN ZONAS URBANASRed Abierta:Son las redes utilizadas en los circuitos de media y baja tensin, existen diversos tipos de estructuras empleadas por operadores de red, a continuacin se presentan algunas de estas.Estructura circuito tipo Bandera

Estructura circuito tipo Bandera en ngulo

Estructura de Final de circuito

Estructura Tangencial

Estructura Tangencial en ngulo

Red Trenzada:Este tipo de red es el empleado en las redes de baja y media tensin, sus conductores estn diseados para impedir el fraude ya que tienen la fase en el exterior y el neutro es concntrico.

Red Trenzada - Cambio de SentidoRed Trenzada - Final de Circuito

MANTENIMIENTO DE REDES ELCTRICASLneas de TransmisinLos mantenimientos comnmente desarrollados en las redes de energa elctrica son los siguientes:- Instalacin de un refuerzo mecnico (cable) desde un apoyo o cruceta hasta un punto de soporte, puede ser otro apoyo, una cruceta o una viga enterrada en el piso, este refuerzo recibe el nombre de templete.- Cambio del tipo de cruceta, las empleadas en las redes de distribucin son la tipo bandera, tangencial y tangencial doble.- Cambio de un aislador, de uno o ms descargadores de sobretensin, de uno o ms cortacircuitos.- Instalacin o cambio en la lnea de puesta a tierra o de un interruptor.- Podar rboles cercanos a las redes de distribucin.- Tensionar las lneas, por vanos cados.- Limpieza en la red.- Cambio o plomado de apoyos.MANTENIMIENTO EN LINEAS DE TRANSMISION Para el mantenimiento en lneas de transmisin de energa elctrica, se realiza el trabajo a potencial y el trabajo a distancia.NORMAS DE SEGURIDAD GENERALES PARA LA REALIZACION DE TRABAJOS EN LINEA VIVA Y DESENERGIZADA ::.Las normas de seguridad que se deben tener en cuenta para trabajos en lnea viva y desenergizada se describen a continuacin:- La manipulacin de circuitos energizados, debe ser realizadas nicamente por personas autorizadas y capacitadas.- Si se observan posibles lluvias o descargas atmosfricas, no se deben realizar trabajos en lnea viva.- Se debe realizar una reunin, en la que se explique y se garantice el entendimiento del procedimiento a seguir para la realizacin del trabajo.- Cada operario debe tener claro la actividad que va a desarrollar y la herramienta que debe utilizar, si se presenta algn cambio en el procedimiento, la cuadrilla se debe alejar del sitio de trabajo para discutirlo.- Cuando los operarios tengan todo claro, el encargado debe comunicarse con la subestacin que energiza la lnea en la cual se va a trabajar.- Se realiza la demarcacin del sitio de trabajo con cintas, conos y vallas para evitar el paso de personas por el sector.- Se debe verificar que el equipo a utilizar corresponda al nivel de tensin del sitio de trabajo y que se encuentren en perfectas condiciones, si algn elemento presenta fisuras o cualquier otro tipo de irregularidad debe ser reemplazado.- En caso de falla en el circuito en el que se va a trabajar, la cuadrilla debe ser informada y retirada hasta que la sala de maniobras informe la normalidad en el circuito.- Los equipos y herramientas a utilizar deben ser colocados sobre lonas o soportes, pero nunca en el suelo.- El encargado de la cuadrilla es el responsable de la seguridad de los operarios, por esta razn debe estar muy atento a los trabajos que se realizan.- Para el trabajo en redes elctricas, la velocidad es lo menos importante, prima la calma, coordinacin y habilidad.- En la realizacin de mantenimientos a contacto, los cubridores deben ser instalados desde la canasta y el operario debe contar con los guantes y mangas apropiados.- En el mantenimiento a contacto, se debe cubrir primero la lnea mas cercana al operario, luego la siguiente en distancia y as sucesivamente hasta tener toda la red cubierta.- En los trabajos en los que sea necesario soltar una lnea, esta se debe sujetar con correas para evitar contacto con los dems conductores o con la estructura.- Siempre se deben utilizar gafas, para evitar que los rayos ultravioleta producidos por el arco elctrico, quemen la retina.- Los trabajos se deben realizar fase por fase y se debe tener precaucin en que no ocurra algn contacto entre un conductor energizado y la estructura.- Para la desconexin o conexin de los elementos de maniobra, corte o proteccin, como los DST y cortacircuitos, se debe emplear una prtiga apropiada para evitar accidentes por flameo.- Las bromas y juegos entre operarios se encuentran prohibidas, durante la ejecucin de un trabajo en lnea viva.- En el caso de presentarse alguna situacin insegura debe ser reportada para corregirla y no poner en riesgo la vida del personal.- Los operarios de lnea viva nunca deben trabajar en lneas desenergizadas y viceversa.Lneas de DistribucinEl mantenimiento de las redes de distribucin de energa elctrica puede ser realizado con las lneas desenergizadas o en lnea viva.El mantenimiento en redes de distribucin en lnea muerta es realizado solo en casos extremos ya que esto ocasiona el corte de energa, este mantenimiento consiste en la desenergizacin del circuito a operar desde la subestacin, efectuando una apertura visible en el circuito e instalando avisos que adviertan el proceso para prevenir accidentes.Cuando el circuito se encuentra desenergizado se debe realizar una prueba de ausencia de tensin para la seguridad de los operarios, adems de un corto entre las fases para luego aterrizarlas.Al igual que para el trabajo en lnea viva, los operarios encargados de realizar mantenimiento en lneas desenergizadas, deben contar con el equipo de proteccin personal y colectiva, adems de ser entrenados para este tipo de trabajo; los operarios que realizan mantenimiento en lneas desenergizadas no lo deben hacer en lnea viva y viceversa.