Generacion y Transporte de Electricidad

Generación y Transporte de Electricidad

Es el conjunto de instalaciones que se utilizan para transformar otros tipos de energía en electricidad y transportarla hasta los lugares donde se consume. La generación y transporte de energía en forma de electricidad tiene importantes ventajas económicas debido al costo por unidad generada. Las instalaciones eléctricas también permiten utilizar la energía hidroeléctrica a mucha distancia del lugar donde se genera. Estas instalaciones suelen utilizar corriente alterna, ya que es fácil reducir o elevar el voltaje con transformadores. De esta manera, cada parte del sistema puede funcionar con el voltaje apropiado. Las instalaciones eléctricas tienen seis elementos principales:

• La central eléctrica.
• Los transformadores, que elevan el voltaje de la energía eléctrica generada a las altas tensiones utilizadas en las líneas de transporte
• Las líneas de transporte.
• Las subestaciones donde la señal baja su voltaje para adecuarse a las líneas de distribución.
• Las líneas de distribución.
• Los transformadores que bajan el voltaje al valor utilizado por los consumidores.

En una instalación normal, los generadores de la central eléctrica suministran voltajes de 26.000 voltios; voltajes superiores no son adecuados por las dificultades que presenta su aislamiento y por el riesgo de cortocircuitos y sus consecuencias. Este voltaje se eleva mediante transformadores a tensiones entre 138.000 y 765.000 voltios para la línea de transporte primaria (cuanto más alta es la tensión en la línea, menor es la corriente y menores son las pérdidas, ya que éstas son proporcionales al cuadrado de la intensidad de corriente). En la subestación, el voltaje se transforma en tensiones entre 69.000 y 138.000 voltios para que sea posible transferir la electricidad al sistema de distribución. La tensión se baja de nuevo con transformadores en cada punto de distribución. La industria pesada suele trabajar a 33.000 voltios (33 kilovoltios), y los trenes eléctricos requieren de 15 a 25 kilovoltios. Para su suministro a los consumidores se baja más la tensión: la industria suele trabajar a tensiones entre 380 y 415 voltios, y las viviendas reciben entre 220 y 240 voltios en algunos países y entre 110 y 125 en otros.
 

Perdidas de las lineas de Transmision

PERDIDA DURANTE EL TRANSPORTE

La energía se va perdiendo desde la central eléctrica hasta cada hogar de la ciudad por:

•RESISTIVIDAD: Que provoca que la corriente eléctrica no llegue con la misma intensidad debido a la oposición que presenta el conductor al paso de la corriente. La resistencia que ofrece el cable depende de su:

-Diámetro o área de la sección transversal. La conductividad disminuye al disminuir el grosor del cable (a mayor diámetro, menor número del cable)
-Material con que está hecho
-Longitud. La conductividad de un cable es inversamente proporcional a la longitud y la resistencia es directamente proporcional a la longitud.
-Cambios de temperatura que sufre. Al paso de la corriente, la resistividad se ve incrementada ligeramente al aumentar su temperatura.

•CAPACITANCIA: Porque a medida que se transfiera más carga al conductor, el potencial del conductor se vuelve más alto, lo que hace más difícil transferirle más carga. El conductor tiene una capacitancia determinada para almacenar carga que depende del tamaño y forma del conductor, así como de su medio circundante.

Formas y Partes de la Lineas de Conduccion

Las líneas de conducción de alta tensión suelen estar formadas por: cables de cobre, aluminio o acero recubierto de aluminio o cobre. Estos cables están suspendidos de postes o pilones, altas torres de acero, mediante una sucesión de aislantes de porcelana. Gracias a la utilización de cables de acero recubierto y altas torres, la distancia entre éstas puede ser mayor, lo que reduce el coste del tendido de las líneas de conducción; las más modernas, con tendido en línea recta, se construyen con menos de cuatro torres por kilómetro. En algunas zonas, las líneas de alta tensión se cuelgan de postes de madera; para las líneas de distribución, a menor tensión, suelen ser postes de madera, más adecuados que las torres de acero. En las ciudades y otras áreas donde los cables aéreos son peligrosos se utilizan cables aislados subterráneos. Algunos cables tienen el centro hueco para que circule aceite a baja presión. El aceite proporciona una protección temporal contra el agua, que podría producir fugas en el cable. Se utilizan con frecuencia tubos rellenos con muchos cables y aceite a alta presión (unas 15 atmósferas) para la transmisión de tensiones de hasta 345 kilovoltios.

Los conductores de las líneas aéreas de alta tensión se construyen con un núcleo de alambres de acero que contribuyen a la resistencia mecánica, rodeado de una formación de alambres de aleación de aluminio tal como ilustra la figura 15. Los valores más corrientes suelen ser:

300/50 mm2 240/40 mm2 150/25 mm2 120/20 mm2
95/15 mm2 70/12 mm2 50/8 mm2
La primera cifra es la sección útil del aluminio y que conduce la corriente. La segunda es el acero.

Diferencias de lineas de Conducion

Las líneas de conducción se pueden diferenciar según su función secundaria en líneas de transporte (altos voltajes) y líneas de distribución (bajos voltajes): Las primeras se identifican a primera vista por el tamaño de las torres o apoyos, la distancia entre conductores, las largas series de platillos de que constan los aisladores y la existencia de una línea superior de cable más fino que es la línea de tierra. Las líneas de distribución, también denominadas terciarias, son las últimas existentes antes de llegar la electricidad al usuario, y reciben aquella denominación por tratarse de las que distribuyen la electricidad al último eslabón de la cadena.

Trabajos con Lineas Energizadas

LINEAS AEREAS DE ALTA TENSION

Generalidades: En redes de media tensión y hasta las mas altas usadas en Argentina de hasta 500 kv., se emplean torres de hormigón y reticulado de acero. En la figura 11 vemos los esquemas más corrientes de estas torres. La elección del tipo de torre se hace sobre la base de criterios económicos, de sismicidad y en base el vano, que es la distancia entre dos torres. Los estudios técnico-económicos, que tienen en cuenta los factores técnico, climáticos y precios, permiten generar programas de computación con los cuales se determina lo que se denomina vano económico, que es la distancia entre torres que hace mínimo el costo por kilómetro. Las estructuras de soporte, torres o postes, pueden ser de suspensión o de retención.

Las primeras se instalan en los tramos rectos de las líneas, mientras que las segunda son para los lugares en que, además, la línea debe soportar esfuerzos laterales, producto del cambio de dirección (ángulo) o finales de línea. La figura 12 nos enseña dos tipos de torres de hormigón centrifugado.

Nótese que tanto en la ultima figura 10 y la 11, las torres tienen el llamado hilo de guardia, marcado con las letras HG. Este elemento es de acero galvanizado. Las torres metálicas son estructuras de perfiles ángulos, vinculados directamente entre sí o a través de chapas, mediante uniones abulonadas. Para mejor mantenimiento, son galvanizadas y el acero es de alta resistencia. Las estructuras se dimensionan por medio de sistemas computarizados que minimizan el peso de las estructuras. Los postes de hormigón, en cambio, serán del tipo armado, centrifugado o pretensado. Las crucetas o ménsulas, serán del mismo material en la mayor parte de los casos.
En todos los casos, las fundaciones representan un papel importante en la seguridad y en el costo de una línea de transmisión, y deben permitir la fácil colocación de las tomas de tierra.

El tipo de terreno, por su agresividad, determina el cemento que se debe emplear. Hay torres de tipo especial, ya que en ellas se produce la transposición.

A fin de hacer aproximadamente igual a los valores de las constantes de las líneas, para cada fase, en tramos adecuados, se hacen cambios en el orden en que se encuentran las fases. En las figuras 12 y 13 se ve que las fases R,S y T están en un plano, lo que determina que la capacidad, la autoinducción y las pérdidas, no sean de igual valor. Por lo tanto esto se resuelve cambiando dos veces a lo largo del recorrido la posición relativa de esas fases. Pero el punto en que esto se produce, requiere de una torre particular, con disposiciones típicas para estos casos.

Los conductores de las líneas aéreas de alta tensión se construyen con un núcleo de alambres de acero que contribuyen a la resistencia mecánica, rodeado de una formación de alambres de aleación de aluminio tal como ilustra la figura 15. Los valores mas corrientes suelen ser:
300/50 mm2 240/40 mm2 150/25 mm2 120/20 mm2
95/15 mm2 70/12 mm2 50/8 mm2


La primera cifra es la sección útil del aluminio y que conduce la corriente. La segunda es el acero.

Es muy común que para cada fase, se utilice mas de un conductor. En las figuras 12 y 13 se puede apreciar que cada fase se compone de 4 conductores, como los de la figura 15. Esto hace necesario el empleo de accesorios metálicos, la morseteria o graperia, que en tensiones muy alta, requieren un delicado diseño.

Una línea importante de transmisión de energía es una obra de ingeniería, que tiene mucho que ver con la ingeniería eléctrica y la ingeniería civil. Cuando se decide ejecutar esta obra entre dos puntos distantes, lo primero que se debe examinar, es la traza, o sea, el recorrido. Esto implica un cuidadoso estudio topográfico para encontrar la mejor solución, junto con el estudio de suelos, para poder dimensionar las fundaciones. Con los elementos se optimiza el problema y se determina el vano económico que se ha de usar, que hace mínimo el costo. En la figura 18 vemos un ejemplo de traza, en que para el cruce de un río y la subida de una sierra, hay que adaptarse al terreno, lo que obliga a la adopción de torres de tipo especial, de retención, mas caras. En los tramos lineales se pueden usar torres de suspensión, todas iguales, con ventaja en los costos.

El estudio de la topografía del recorrido permite determinar el lugar exacto donde se instalara cada torre. Se evitan los cambios de dirección, porque ello obliga a la colocación de torres de retención en esos puntos.

Los esfuerzos o solicitaciones que deben resistir las torres son, además del peso propio y los efectos de la naturaleza sobre las mismas, las que les trasmiten los conductores. En la figura 17 vemos el croquis de una torre como la de la figura 11 derecha, que cumple la función de ángulo, es decir, desvío de la dirección de la línea. Se observa que la torre debe soportar los efectos de las solicitaciones de los conductores, que se componen del peso propio del conductor mas el peso de las cadenas de aisladores, a lo que se suma la acción del viento. Al peso propio se debe sumar el peso del manguito de hielo que se forma luego de una nevada y que expuesto, al viento, ofrece una superficie lateral apreciable. Todos estos defectos, sumados, componen las solicitaciones sobre la torre. Por otra parte, el proyecto de una línea implica el adecuado diseño del hilo conductor, que es una catenaria, que se muestra en el ejemplo de la figura 18, en que el hilo conductor aparece suspendido entre dos puntos de distinta cota. La distancia entre el punto mas elevado y el punto mas bajo se llama flecha y es un número importante, sea para el dimensionado del conductor, como en los trabajos de instalación y montaje.

Como la temperatura de trabajo cambia, lo mismo que el viento a que esta sometido el conductor, la flecha es un número variable. La teoría de estas catenarias permite conocer el valor de la tensión Tx en cada punto de su recorrido X, ocasionada por sus componentes horizontales y verticales, con lo cual se determina la sección resistente y el valor de la tensión T en el punto de apoyo permite conocer el esfuerzo que trasmiten a la graperia de sujeción a la torre.

Fundaciones de tierra: Los anclajes de acero colocados con revestimientos de protección son económicos y se han usados con éxito para torres de sustentación o alineación. El tipo más satisfactorio de anclaje de acero es el piramidal, bien sea triangular, bien sea cuadrado, construido con hierro ángulo y con una reja abulonada en la cara interior. Los anclajes de acero galvanizado enterrados en el suelo durarán casi tanto como la estructura en suelos de condiciones ordinarias, pero no son satisfactorios, sin protección especial, en terrenos con algún contenido de azufre, tales que los rellenos de escoria o carbonilla.

Fundaciones de hormigón: Estas fundaciones se usan generalmente en torres de ángulo y de amarre o final de línea y para las estructuras especiales que requieren gran resistencia, como son las de cruce de ríos, y torres en los extremos de vanos extraordinariamente largos.

Anclajes en roca: Estos anclajes pueden sustituir a los de acero con rejas o bases de hormigón, en terrenos de rocas firmes. Se practican en la roca taladros de diámetro algo superior al de los pernos y se colocan los pernos, rellenando seguidamente. Los pernos de anclaje deberían abrirse en su extremo y ser colocados con cuñas.

Estructuras especiales: Cuando no es factible realizar la transposición de conductores en torres normales mediante crucetas adecuadas, son necesarias torres especiales. Los tramos largos sobre ríos y bahías y los cruces de carreteras principales y líneas principales y líneas más importantes de ferrocarril, requieren torres mucho más altas que las normales o torres con un factor de seguridad mayor.