- 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
esta dando el generador hasta la tensión de la red de distribución a la
que se este 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 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, 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 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. 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 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
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.
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