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ÍNDICE
1. Generador o
alternador eléctrico.
2. Subestación
de intemperie y blindadas.
3. Líneas de
distribución.
4. Sistemas de
respaldo.
Figura 1. Esquema de producción y distribución de la energía
eléctrica.
1. Generador o alternador eléctrico.
Figura 2. Alternador trifásico.
Un generador eléctrico es
todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre
dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores
eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en
eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético
sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada
también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los
conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz (F.E.M.).
Para poder mover el
generador usamos la energía generada en la combustión, que a través de la
turbina convertimos en un movimiento rotativo, el cual es transmitido por la
turbina al generador a través del rotor.
El generador también
puede ser usado en el arranque de la central como motor para mover la turbina y
el compresor hasta que se alcance la velocidad necesaria para poder empezar a
introducir combustible en la cámara de combustión y que sea la turbina la que
arrastre al generador y al compresor, empezando entonces nuestra central a
producir energía eléctrica.
El generador suele ser
trifásico, esto quiere decir que produce un conjunto de tres corrientes
alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud y por consiguiente, valor
eficaz, que presentan diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en
un orden determinado.
2. Subestación de intemperie y blindadas.
Figura 3. Subestación.
Una subestación eléctrica es usada para la transformación de la tensión de
red o de nuestro generador a una tensión adecuada a nuestras necesidades. En el
caso de las centrales productoras lo que hacemos normalmente es elevar la
tensión que nos esta dando nuestro generador hasta la tensión de la red de
distribución a la que estemos conectados, puede luego haber otras subestaciones
encargadas de elevar a un más la tensión para las líneas de distribución de
larga distancia o disminuirla para el consumo. Lo que conseguimos al elevar las
tensiones es disminuir la intensidad que circula por nuestras líneas obteniendo
con ello una de reducción de perdidas y que la sección de los conductores sea
menor con el consiguiente ahorro económico.
2.1 Subestación de intemperie.
Las subestaciones de intemperie son las
encargadas de regular y gestionar el transporte de la energía eléctrica, su
aislante es el aire o espacio que hay entre los elementos, para el control de
la subestación se emplea la siguiente aparamenta:
- Seccionadores, se encargan de cortar las líneas cuando no circula corriente a
través de ellas.
- Interruptores, encargados de cortar las líneas cuando circula corriente.
- Transformadores de intensidad y tensión, encargados de realizar las medidas
de los parámetros de funcionamiento de nuestra línea.
- Descargadores, son los elementos encargados de enviar a tierra las
sobretensiones provocadas o bien por la caída de un rayo o por una sobretensión
del generador.
2.2 Subestaciones
Blindadas
La Subestación eléctrica
blindada más usual es la GIS, Gas Insulated Switchgear. En ellas el fluido que
trabaja como aislante es el gas SF6, hexafluoruro de azufre. Éste gas es usado
en la mayoría de interruptores de subestaciones eléctricas convencionales por
sus adecuadas características para la eliminación del arco eléctrico.
En este tipo de
instalaciones los interruptores, seccionadores, transformadores de medida
y el embarrado que los conecta están encapsulados con el hexafluoruro de
azufre. Toda esta instalación puede ir instalada dentro de naves o a la
intemperie.
Son numerosos los países
que en la actualidad están instalando éste tipo de subestación eléctrica,
porque admite un alto grado de tensión de trabajo en un reducido espacio,
tienen un mantenimiento muy reducido, y son muy aptas para lugares con
ambientes pulvíjenos, la desventaja es que el hexafluoruro de azufre es un gas
con un gran poder de efecto invernadero, por lo que se debe tener mucho cuidado
con sus escapes.
2.3 Transformador.
Figura 4. Transformador.
El transformador de tensión es el
principal elemento de la subestación, es el encargado de convertir el valor de
la tensión del generador en el valor de la tensión de la red donde
volcamos la energía producida, por lo que es un punto crítico al ser por donde
sale toda la energía eléctrica.
Figura 5. Interior de
un transformador.
Los transformadores son dispositivos
basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos,
en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de
hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario
y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión,
respectivamente.
Figura 6. Esquema de
un transformador.
Los transformadores
suelen ir encapsulados y bañados en aceites minerales para su refrigeración y
aislamiento, ya que suelen calentarse por las corrientes eléctricas que
circulan a través de ellos. Se debe tener especial cuidado con los aumentos de
temperatura, para no sobrepasar ciertos limites ya que se podrían provocar
altas presiones dentro de la carcasa del transformador e incluso explosiones
que podrían acarrear serios problemas al estar el aceite implicado. Los
grandes transformadores de las centrales tienen sus propios sistemas de
refrigeración para evitar estos posibles problemas.
3. Líneas de distribución.
Para la distribución de
la energía eléctrica se suelen usar dos tipos de líneas eléctricas, según se
requiera por condiciones económicas, de seguridad o estéticas:
- Líneas Aéreas,
son las típicas líneas en las que los cables van colgados de postes ya sean de
madera o de metal, se suelen usar para reducir costes, ya que nos ahorramos el
coste del aislante al ir los cables desnudos, siendo el aislante el propio aire
que separa las fases, y los costes que supondría tener que hacer las
canalizaciones en el suelo, otra ventaja es que es más fácil ver donde se ha
roto la línea. Los problemas que pueden presentar son el peligro de choque
contra ellas por parte de aeronaves y aves, por lo que estas líneas deben tener
boyas para que se vean. Se suelen usar en las redes de distribución de larga
distancia y en zonas no habitadas.
Figura 7. Línea Aérea.
- Líneas
Enterradas, en este caso los cables están recubiertos por sus
correspondientes aislantes, y van a través de canalizaciones que pueden ser
tubos de plástico o metálicos, canales de cemento, zanjas excavadas en la
tierra, colgados de paredes en túneles. Las desventajas son que se disipa peor
el calor por lo que hay que utilizar secciones mayores de cable, puede ser difícil
encontrar un avería, hay que hacer una obra civil mayor por lo que aumentan los
costes y pueden ser seccionados al realizar obras con excavadoras sino se sabe
bien su localización o no han sido marcados adecuadamente. Se suelen usar en
zonas habitadas para evitar riesgos y por cuestiones estéticas.
Figura 8. Canalización
enterrada.
3.1 Alta tensión.
Se considera alta
tensión a todo aquel valor superior a los 1500 voltios en corriente alterna. La
alta tensión se utiliza en las redes de transporte eléctrico a grandes
distancias para reducir las perdidas y la sección de los conductores, ya que al
aumentar la tensión de nuestra red reducimos la intensidad para transportar la
misma potencia.
3.2 Media tensión.
La media tensión es la que esta
considerada entre los 3 kV y los 40 kV, que suele ser el rango en el que
produce el generador, en este rango de tensiones también suelen estar las redes
de distribución a los núcleos urbanos e industrias. 3.3 Baja
tensión. La baja tensión es la utilizada para el consumo de los hogares y
maquinaría pequeña, esta comprendida entre los 220-400 V.
3.3 Baja tensión.
La baja tensión es la utilizada para el consumo en las casas y en máquinas de
pequeña potencia, sus valores están entre 240 - 400 V.
4. Sistemas de respaldo.
Los sistemas de respaldo son normalmente
generadores diesel empleados en casos de averías o accidentes que nos dejen
nuestra instalación sin suministro de electricidad de la red, con ellos
conseguimos operar bajo mínimos nuestra instalación de forma segura, hasta que se
subsane el problema. Se suelen usar generadores con motores diesel ya que
tienen un tiempo de reacción muy corto y los hay en un amplio rango de
potencias, para casos puntuales y consumos pequeños se pueden utilizar baterías
ya que no tienen tiempo de espera entre que se corta la electricidad y entran
las baterías.
Figura 9. Grupo electrógeno.
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