Sistemas electricos A.T.
- GENERADOR O
ALTERNADOR ELÉCTRICO.
- SUBESTACIÓN
DE INTEMPERIE Y BLINDADAS.
- LÍNEAS DE
DISTRIBUCIÓN.
- SISTEMA DE RESPALDO.
Figura 1. Esquema de producción y
distribución de la energía eléctrica.
1. GENERADOR O ALTERNADOR ELECTRICO.
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 se usa la energía generada en la combustión o la
procedente de la captación solar, que a través de la turbina se convierte 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.
SUBESTACION DE INTEMPERIE Y BLINDADAS.
Figura 3. Subestación.
Una
subestación eléctrica es usada para la transformación de la tensión de red o
del generador a una tensión adecuada a las necesidades. En el caso de las
centrales productoras lo se hace normalmente es elevar la tensión que está
dando el generador hasta la tensión de la red de distribución a la que se esté
conectado, 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 se consigue al elevar las tensiones es disminuir la
intensidad que circula por las líneas obteniendo con ello una de reducción de pérdidas
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, para realizar las medidas de los parámetros
de funcionamiento de nuestra línea.
- Descargadores,
son elementos encargados de enviar a tierra sobre tensiones provocadas o
bien por la caída de un rayo o por una sobre tensión 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 primarios y
secundarios 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 límites
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. LINEAS DE DISTRIBUCION.
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 si no 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 pérdidas 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 considera 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.
4. SISTEMAS
DE RESPALDO.
Figura 9. Grupo electrógeno.
Los sistemas de respaldo son normalmente generadores
diesel empleados en casos de averías o accidentes que dejen la instalación sin
suministro de electricidad de la red, con ellos se consigue operar bajo
mínimos, para poder operar o parar la 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, ya que con los generadores diesel hay un pequeño de tiempo de
reacción hasta que entran funcionar.
|
