Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP) "Líneas Cortas"

Generalidades.

El SEP es el conjunto de todas las instalaciones y equipamientos destinados a la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. Iniciando con una línea de transmisión que conecta la central eléctrica con una carga industrial o de iluminación de una ciudad, teniéndose un proyecto específico de línea de transmisión: cable, tensión y frecuencia en función de la potencia de generación y de la distancia de la carga entre estas, buscándose optimizar el proyecto considerando la tensión, la longitud y las pérdidas de la línea, de forma a ter el mínimo costo en el período de vida útil de la línea.

                Especificando sobre el punto a desarrollar en esta entrada nos centraremos en la configuración de las líneas ya que cada una de ellas está asociada a un modelo de circuito y parámetros concentrados, o sea, se tiene un modelo para línea corta, otro para línea media y otro para línea larga.

Líneas de Transmisión.

Un sistema de líneas de transmisión eléctrica consiste en un sistema de conductores que transporta la energía eléctrica desde una central generadora hasta las estaciones de distribución para usos residenciales e industriales. La configuración de transmisión subterránea es ecológica, pero mucho más costosa que la aérea. Por ello, las líneas eléctricas aéreas se utilizan con mayor frecuencia para la transmisión de energía eléctrica en todo el mundo [1–5].

 Estas líneas eléctricas, que a veces atraviesan entornos hostiles (desiertos cálidos, cordilleras, bosques densos y masas de agua), se instalan en torres fijas verticalmente mediante aisladores, espaciadores y amortiguadores, entre otros [6–8].

Para una transmisión eficiente y confiable de energía eléctrica de alto voltaje, las líneas de transmisión requieren inspecciones rutinarias para la detección temprana de fallas y el mantenimiento. La detección y localización de fallas en los equipos de transmisión es crucial, ya que ayuda a las compañías de transmisión a minimizar los costos de mantenimiento y previene cortes de energía no deseados [9,10].

                Línea Corta: En este tipo de clasificación la capacitancia en las líneas cortas es muy pequeña (efecto corona y efecto aislador), y normalmente puede ser despreciada sin perder su precisión de cálculos. Así, solo se consideran los parámetros longitudinales que son: La resistencia en serie “R” y la inductancia en serie “L” para toda la longitud de la línea, conforme se ilustra en la Fig. 1. La distancia máxima para considerar que una línea es corta según los escritos investigados ronda entre 50 hasta los 80 Km, En estos casos se puede transmitir hasta 1,5 veces la potencia nominal. Además, todo esto con la finalidad de simplificar el análisis de líneas cortas.

 Figura N° 1: Representación de una Línea corta:

Figura tomada de: http://mdsedpotencia.blogspot.com/2016/

La capacidad de carga de las líneas de transmisión cortas, (para líneas aéreas de 60 Hz) suele determinarse por el límite térmico del conductor o por las capacidades nominales del equipo en los terminales de la línea, por ejemplo, los interruptores. Y su rendimiento dependerá de los efectos de la resistencia y la inductancia que la conforma. Como no hay capacitancia, durante la condición sin carga, la corriente a través de la línea se considera cero, por lo tanto, en la condición sin carga, la tensión final de recepción es la misma que la tensión final de envío.

Figura N° 2: Diagrama Fasorial de una Línea corta:

Figura tomada de: https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fevirtual401.insteclrg.edu.ec%2Fmod%2Fforum%2Fdiscuss.php%3Fd%3D274&psig=AOvVaw2XKkP5sMaO0KAP1p4dmcrm&ust=1746532981647000&source=images&cd=vfe&opi=89978449&ved=2ahUKEwiVkfnApIyNAxWscjABHSJFMq4QtaYDegQIABA2

 

El análisis de líneas cortas es el proceso simplificado que debemos realizar para comprender el comportamiento de las líneas de transmisión cortas, permitiendo evaluar su capacidad de carga, caída de tensión y estabilidad del sistema. Entre otras. Para comprender un poco más realizaremos un ejercicio.

 Ejercicio Líneas Cortas:

A partir del uso de tablas de conductores de líneas de trasmisión y los cálculos necesarios, se necesita conocer: el voltaje de salida del generador (V_g), la corriente de salida del generador (I_g), la potencia aparente que entrega el generador (S_g) y la regulación de tensión de la línea si esta tiene una longitud de 75Km de largo a 50°C con conductor tipo Hawk trabajando a una frecuencia de 60Hz, un espaciamiento entre ellos de 20 pies, la carga es de 20MW el F.P. es de 0.9 (-) y una tensión en la carga de 50KV en estrella, considerando el sistema equilibrado.

Solución:

1.- Determinar la longitud en millas, ya que la tabla de conductores generalmente se consigue para ese tipo de unidad.

Calculo de longitud.

2.- Cálculos de los valores resistivos y reactivos de la línea.

Se debe ubicar la tabla 1 de características eléctricas para conductores de aluminio reforzados con acero ACSR de líneas de transmisión y extraer los valores del tipo conductor del ejercicio. En este caso es el tipo Hawk:

Tabla N°1: Características eléctricas de los conductores de aluminio reforzados de acero (ACSR)

Tomadas de: https://es.scribd.com/document/435829791/tabla-de-conductores

Como en el enunciado del ejercicio indica que los conductores tienen una separación de 20 pies además se debe buscar la tabla 2 y extraer el valor para dicha condición.

Tabla N°2: Valores de espaciamiento según separación en pies para conductores de aluminio reforzados de acero (ACSR) a 60 Hz.

Tomadas de: https://es.scribd.com/document/435829791/tabla-de-conductores

Tomadas de: https://es.scribd.com/document/435829791/tabla-de-conductores

Con dichos valores:

R: 0.212 Ω/milla y XL: (0,43 Ω + 0.3635 Ω)

Entonces:

Se determinan los valores para la longitud de la line del ejercicio para este caso 75 Km

R = 46.61 millas x 0.2120 Ω = 9.88 Ω

XL = 46.61 millas x (0.43 Ω+0.3635 Ω) = 36.99 Ω

.˙.  =› Z= 9.88+J36.99 Ω llevando a polar:  38.3 ے75° Ω

Como se puede ver en la figura al despreciar el efecto capacitivo el circuito queda en serie, por lo tanto, las corrientes del generador, la línea y la carga son iguales. Es decir: I_g = I_L e = I_c

3.- Calculo de corriente.

Así obtenemos el módulo de la corriente y el ángulo lo tenemos del factor de potencia. F.P. 0.9 (-) en atraso, quedaría expresada la corriente de la siguiente manera:

I_C= 256.6 ے-25.84° A

4.- Determinar los voltajes:

                a) Voltaje de fase 1:

Así obtenemos el módulo del voltaje y su ángulo lo tenemos al ubicarlo en el eje de referencia 0°, quedaría expresada la tensión de la siguiente manera:

V_CF1= 28867.5 ے0° V

b) Voltaje en la línea:

V_L= (256.6 ے-25.84° A * 38.3 ے75° Ω) = 9827.78 ے49.16° V

 

c) Voltaje en el generador:

V_g = V_c + V_L = 28867.5 ے0° V + 9827.78 ے49.16° V

Como se sabe este tipo de expresión matemática se debe llevar a números rectangulares para poder sumar y luego convertir nuevamente a polar. A realizar esos pasos quedaría así: 

.˙.  =› V_G = 64.47 ے11.9° KV

5.- Determinar la potencia aparente que entrega el generador.

S = 1.73 _x V_{G x} I_g = 1.73 _x 62470 V _x 256,6 A = 27.8 MVA

6.- Determinar la regulación de tensión en la línea. 

Al tener estos resultados podemos conocer la situación hipotética para este ejemplo en específico sobre la regulación de tensión ya que este se calcula para saber si la tensión eléctrica se encuentra dentro de límites aceptables a lo largo de la línea, desde el extremo de envío hasta el extremo receptor. Esto es crucial para asegurar el correcto funcionamiento de los equipos y sistemas eléctricos. Con este resultado se puede decir que ese valor está muy por encima del permitido en normas, ya que el rango debe estar entre el 5 y el 10% según el país.

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Referencias:         

[1] VN Nguyen y otros. Inspección automática de líneas eléctricas basada en visión autónoma: una revisión del estado actual y el papel potencial del aprendizaje profundo, Int J Electr Power Sistema de Energía (2018)

[2] Z. Li y otros. Robot de inspección autónomo para el mantenimiento de líneas de transmisión eléctrica mientras opera en los cables de tierra aéreos. Sistema robótico avanzado Int J (2010)

[3] L. Matikainen y otros. Métodos de teledetección para estudios de corredores de líneas eléctricas Sensor remoto de fotogramas ISPRS J (2016)

[4] C. Martínez et al. El software de inspección de líneas eléctricas (PoLIS): un sistema versátil para automatizar la inspección de líneas eléctricas, Ing. Appl. Artif. Intell. (2018)

[5] L. Wang y otros.Una encuesta sobre robots de inspección de aisladores para líneas de transmisión eléctrica,

[6] C. Zhou y otros. Modelado y mecanismo de la vibración inducida por lluvia y viento en haces de conductores, Vibración de choque. (2016)

[7] A. Pagnano y otros. Guía para la inspección automatizada de líneas eléctricas. Mantenimiento y reparación. Procedia CIRP, (2013)

[8] H. Wang y otros. Investigación de robots de mantenimiento de líneas de transmisión eléctrica en SIACAS.

[9] X. Yue y otros. Optimización del rendimiento de un robot de inspección móvil para líneas de transmisión eléctrica. Int J Simulat Syst Ciencia y Tecnología. (2016)

[10]Jidai Wang y otros. Desarrollo de una estrategia de control experto para controlar el cruce de obstáculos de un robot de inspección de líneas de transmisión de alto voltaje.

Ramón M. Mujal Rosas. Cálculo de líneas y redes eléctricas. EDICIONS UPC. (2002)

https://repositorio.utp.edu.co/server/api/core/bitstreams/3322aa79-89f4-4db7-9849-f194995228c3/content#:~:text=Para%20las%20l%C3%ADneas%20de%20transmisi%C3%B3n,mantenerse%20en%20sincronismo%20%5B14%5D.&text=Es%20un%20evento%20causado%20por,por%20causas%20imprevistas%20o%20programadas

Inducción electromagnética: La transición del solenoide al motor eléctrico.

     A modo de introducción.

En la actualidad, la tecnología es tan avanzada que parece casi imposible superarla. Sin embargo, no siempre fue así, todos estos avances tienen un génesis y para este caso no es otro que el estudio y experimentos con la inducción electromagnética la cual es el fenómeno que se produce en un conductor cuando se induce una corriente eléctrica estando inmerso en una región de flujo de campo magnético oscilante.

Esto lo pudo descubrir por el año 1820, Hans Christian Oersted planteando que existe una relación entre los fenómenos eléctricos y magnéticos. Accidentalmente, Oersted observó que cuando pasa corriente eléctrica por el hilo conductor puede alterar la dirección de alineamiento de algunas brújulas que habían sido dejadas en las proximidades del hilo conductor.

Figura N° 1 Brújulas alrededor de un hilo conductor.

Tomado de:  https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-inducao-eletromagnetica.htm

El experimento de Oersted nos permitió comprender que la electricidad y el magnetismo, hasta entonces “independientes” uno del otro, ya que son fenómenos de la misma naturaleza y fue a partir de ese descubrimiento que se iniciaran los estudios sobre el electromagnetismo.

Con estos estudios los solenoides se insertan en el ámbito de los campos magnéticos producidos por corrientes eléctricas, tema que es una extensión natural del estudio de los campos magnéticos producidos por imanes. Después de comprender los principios básicos de la Ley de Ampere y la Ley de Biot-Savart (Es una de las principales leyes del magnetismo, siendo una extensión de la Ley de Coulomb para las cargas en movimiento. Esta ley permite calcular el campo magnético generado por una corriente eléctrica),

El estudio de los solenoides nos proporciona un medio eficiente de manipular y direccionar los campos magnéticos. Esto es particularmente importante ya que estos son una fuerza clave en la Física, estos campos interactuando con partículas cargadas y generando movimiento. De esa forma, el estudio de los solenoides es una parte esencial para nuestro entendimiento del electromagnetismo y sus múltiples aplicaciones.

Figura N° 2 Experimento para la construcción de un electroimán.

Tomado de: https://www.periodicodeibiza.es/noticias/sociedad/2024/10/04/2253891/industria-del-solenoide-tecnologia-moderna-esta-revolucionando-2024.html

El Solenoide

Ahora para especificar traemos a colación la definición de solenoide según Halliday, Resnick, y Walker (2009), Estos “Son conductores enrollados que forman tubos estructurados de espiras distribuidas uniformemente espaciadas, las cuales, cuando se aplica una corriente eléctrica, se nota la generación de un campo magnético, entonces toda vez que ocurre una variación en la corriente eléctrica, ocurre un surgimiento de un campo magnético” En pocas palabras el solenoide es una bobina de alambre que cuando por ella pasa corriente, esta se convierte en un electroimán que atrae o repele un núcleo móvil dentro de él.

Y tal como lo describe Tipler & Mosca (2009), “El solenoide muchas veces denominado como una bobina de hilo en formato espiral en torno de un pistón, normalmente de hierro, logrando un electroimán. Las líneas de campo de un electroimán entran en una extremidad y salen por la otra, en tanto que en el imán, ellas entran por un polo (polo sur) y salen en el otro (polo norte)". Por representar el comportamiento semejante al de un imán.

Los solenoides se utilizaron inicialmente en aplicaciones simples como timbres eléctricos, interruptores y válvulas. En la actualidad estos se clasifican como dispositivos electromecánicos utilizados para obtención de fuerza mecánica a partir de energía eléctrica. El sistema de funcionamiento de un solenoide, cuyas principales aplicaciones son para el accionamiento de interruptores, ignición de un automóvil, válvula en el sistema de aspersores, transistores, unidades de irrigación y martillos de aire, así como también en la industria automotriz que con la aparición de los vehículos eléctricos, los solenoides se han convertido en una parte esencial del diseño de estos vehículos.

Sin embargo, la industria del solenoide se destaca también en la robótica que hace algunos años, los robots no eran capaces de realizar tareas como realizar cirugías o moverse por los almacenes. Y la medicina no es la excepción, estos aparatos regulan el flujo de aire en respiradores y otros dispositivos médicos.

La inducción electromagnética

De acuerdo con los avances de los estudios posteriores a Oersted, se entendió que las corrientes eléctricas eran capaces de generar campos magnéticos, La reciprocidad fue observada en 1831, cuando Michael Faraday descubrió que una corriente eléctrica era capaz de producir un campo magnético. Por tanto, Faraday realizó diversos experimentos, con su aparato experimental que consistía de un anillo de hierro con dos enrollados (bobinas) de hilos de cobre, conectados a una batería y a un galvanómetro (dispositivo usado para medir corriente).

Figura N° 3 Circuito experimental de Faraday

Tomado de:  https://www.superprof.es/blog/magnetismo-electromagnetismo-definiciones/?fbclid=IwY2xjawHNFFtleHRuA2FlbQIxMAABHZ66kAR9yyKGQ16FA8zgm1XDsVyYv9BdLqX7mQRBO_Ox7WIQl-ThYifBiA_aem_FqxVnp7YcF9D7EJBGoS19Q

El experimento de Faraday mostró que un campo magnético oscilante puede producir corriente eléctrica.

Faraday percibió que, cuando la batería era conectada o desconectada, se veía el movimiento de la aguja del galvanómetro, indicando este una circulación de corriente sin embargo, esa corriente cesaba y solo se veía nuevamente cuando la batería era conectada o desconectada. Faraday realizo diferentes experimentos, en uno de ellos descubrió que, cuando se movía un imán en dirección a una bobina conductora (también conocida como solenoide), una corriente eléctrica la recorría. Él había descubierto el principio de la inducción electromagnética.

Michael Faraday había descubierto que el movimiento relativo entre un imán y una bobina era capaz de producir una corriente eléctrica, actualmente ese fenómeno es utilizado en el mundo entero, para la producción de energía eléctrica en centrales hidroeléctricas, termoeléctricas, nucleares, eólicas etc.

Inducción electromagnética y la ley de Faraday

De acuerdo con la ley de Faraday, cuando hay variación de flujo de campo magnético en algún circuito conductor, como en una bobina, una fuerza electromotriz inducida (tensión eléctrica) surge en ese conductor. 

El flujo magnético, a su vez, se refiere al número de líneas de campo magnético que cruzan un área. Esta magnitud física, medida en Wb (Weber o T/m²), relaciona la intensidad del campo magnético con el área y el ángulo entre las líneas del campo magnético y la recta normal del área.

Formula 1: Flujo magnético

Donde:

Φ – flujo magnético (Wb o T/m²)

B – campo magnético (T – Tesla)

A – área (m²)

Cos θ – ángulo entre B y superficie de A

A pesar de que la inducción electromagnética fue descubierta por Faraday, él no la dedujo matemáticamente, ni pudo explicar la forma de como la fuerza electromotriz surgía en el circuito, esas implementaciones surgirían después, por los estudios de Heinrich Lenz en 1834 y los de Franz Ernst Neumann entre el año 1845 y 1847, que publicó trabajos que establecieron las leyes matemáticas de la inducción de corrientes eléctricas, moldeando la ley de Faraday en la forma como la conocemos actualmente.

La contribución de Neumann se refiere a la ecuación de la ley de Faraday, que la describió como una variación temporal del flujo del campo magnético, comprobando:

Formula 2: Descripción matemática de la ley de Faraday

ε – fuerza electromotriz inducida (V – Volts)

ΔΦ – variación de flujo magnético (Wb)

Δt – intervalo de tempo

La contribución de Lenz, a su vez, estuvo relacionada con el principio de conservación de la energía. Lenz explicó cuál debería ser la dirección de la corriente eléctrica inducida por la variación del flujo magnético. Según él, la corriente eléctrica inducida siempre surge de tal manera que se opone a la variación del flujo magnético externo. La observación de Lenz nos llevó a añadir el signo negativo a la ley de Faraday.

Las figuras siguientes muestran como ocurre el surgimiento de la fuerza electromotriz inducida de acuerdo con la ley de Faraday-Lenz, y observe que las líneas del campo magnético inducido parecen compensar la variación en el flujo del campo magnético que aumenta hacia el interior del solenoide:

Figura N°4 Experimento inducción electromagnética (A)

Al aproximar el norte magnético de la bobina, ella produce un norte magnético que se opone.

Figura N°4 Experimento inducción electromagnética (B)

Al alejar el norte magnético hace que la bobina produzca un sur magnético.

Aplicaciones de la inducción electromagnética

A medida que la comprensión del electromagnetismo avanzaba, los científicos e ingenieros comenzaron a explorar formas de aplicaciones directas para la inducción electromagnética donde se aprovecha el principio básico del motor eléctrico que se basa en la interacción entre un campo magnético y una corriente eléctrica, lo que produce una fuerza de rotación logrando la conversión de energía eléctrica en energía mecánica.

Los motores eléctricos se convirtieron en componentes fundamentales en una amplia gama de aplicaciones, desde máquinas industriales hasta electrodomésticos y transporte. La capacidad de estos en convertir la energía eléctrica en movimiento mecánico de manera eficiente y controlable los hizo indispensables en la revolución industrial y el desarrollo tecnológico moderno.

    Hoy día, los motores eléctricos se encuentran en prácticamente todos los aspectos de nuestra vida cotidiana y son esenciales para el funcionamiento de la sociedad.

En resumen, la transición de la tecnología eléctrica aplicada al solenoide hasta llegar al motor eléctrico, sin olvidar el transformador eléctrico, ni el generador. Son un hito crucial que permitió aprovechar de manera más eficiente y versátil la energía eléctrica con la intención de lograr generar movimiento para la transformación de la vida cotidiana gracias a la potencia mecánica que obtenemos de ellos, buscando siempre la mejoras en el diseño, los materiales y la eficiencia de las maquinas eléctricas que se volvieron cada vez más potentes, confiables y versátiles.

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Referencias: 

    HALLIDAY, D; RESNICK, R; WALKER, J. Fundamentos de la Física 3: Electromagnetismo. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC – Libros Técnicos y Científicos, 2009.

    TIPLER & MOSCA. Física para científicos e Ingenieros. Volumen 2, Editora LTC, 6 edición, 2009.

  https://semanaacademica.org.br/system/files/artigos/construcao_civil-_conversao_de_energia_eletrica_em_mecanica.pdf

Sistema Eléctrico de Potencia: ¿Qué es y cuáles son las etapas?

Sistema Eléctrico de Potencia: ¿Qué es y cuáles son las etapas?

Generalidades.

La creciente utilización dé energía eléctrica en poco más de un siglo, gracias al inicio de la utilización práctica de la iluminación, llevo a la construcción de centrales generadoras con grandes potencias y localizadas a grandes distancias de los centros de carga que serán atendidos, demandando grandes líneas de transmisión y subestaciones, de lo que conllevo al resultado de grandes sistemas eléctricos interconectados que cubren todo el territorio de los países e  interconectando hasta con los sistemas eléctricos de países vecinos.

Figura 1: Generalidades del Sector eléctrico.

Tomado de: https://dynamicenergy.com.ar/noticias/como-es-el-funcionamiento-del-sector-electrico/

La interconexión de todas las áreas de consumo y las centrales del país, formando un gran sistema interconectado, posibilitando una mayor confiabilidad y calidad con el servicio eléctrico a las cargas y viabiliza la integración de las fuentes de generación de este sistema con la optimización del uso de las hidroeléctricas, con la generación en centrales  donde existen mayores reservas de agua o mayor afluencia en los ríos, conjuntamente con termoeléctricas de mayor costo resultando, de esta forma, así como también otros tipos de centrales generadoras. Buscando el menor costo para la energía generada.

Los grandes sistemas interconectados, con gran cantidad de componentes como centrales de generación, líneas de transmisión, subestaciones y otros tantos equipos pueden tener grandes problemas con fallas en algunos componentes que pueden llevar a grandes fallas con impactos económicos y sociales de graves consecuencias dada la dependencia de la energía eléctrica, permanentemente y en todas las actividades. 

Figura 2: Sistema eléctrico interconectado de Europa.

Tomado de: https://www.noticiasbarquisimeto.com/por-que-los-relojes-electricos-se-estan-atrasando-misteriosamente-hasta-casi-6-minutos/

            ¿Qué es un Sistema eléctrico de potencia?

El Sistema Eléctrico de Potencia, o “SEP”, es una red que abarca todas las etapas desde la distribución de energía eléctrica al consumidor, así como la generación hasta la transmisión.

El funcionamiento del SEP está basado en los principios de la electricidad y del electromagnetismo. La electricidad es producida por una fuerza motriz debido al giro de una máquina primaria, que puede ser una turbina hidráulica, un motor a combustión interna, una o una turbina eólica. Esa fuerza motriz gira un generador, que produce una corriente eléctrica alternada. La corriente eléctrica es entonces transmitida por las líneas de transmisión hasta los centros de consumo. 

Figura 3: Diagrama esquemático básico de un SEP

Tomado de: https://www.researchgate.net/figure/Figura-1-Sistemas-electricos-de-potencia_fig1_291280292

En las subestaciones de transmisión, la tensión es elevada, permitiendo que ella transportada a través de largas distancias con menores perdidas. Ya en las subestaciones de distribución, la tensión es reducida para los niveles adecuados para la distribución y el consumo tanto residencial, comercial e industrial.

Para continuar y se entienda un poco mejor se explicará un poco más las etapas del SEP.

Etapas del SEP o Subsistemas.

1.- Generación de Energía eléctrica          

El subsistema de generación de energía eléctrica es el punto de partida de los sistemas eléctricos de potencia y antes de conocer las diferentes tipologías para producir energía, es imprescindible conocer cuál es su proceso de creación. Como se puede apreciar en la siguiente imagen, la generación de energía eléctrica la podemos dividir en 4 fases diferentes que siempre serán las mismas, excepto cuando hablamos de una en concreto: la solar fotovoltaica.

Figura 4: Esquema generación energía eléctrica

Tomado de://www.plena-energia.com/post/generacion-de-energia-electrica

Esquema generación energía eléctrica

La elección de una materia prima y tecnología sería la primera fase, de acá se parte a la tecnología a utilizar según la materia prima. Estas pueden ser agua, gas, carbón, viento o combustibles fósiles, entre otras.

Activación de la turbina: Una vez elegida la materia prima, la clave reside en utilizar ese componente para mover una turbina. Esta la podemos mover mediante vapor a mucha presión (obtenido al calentar carbón, gas o residuos), o con la fuerza del viento (aerogeneradores) o del agua (hidroeléctrica).

Puesta en marcha del generador: Al hacer trabajar la turbina, se estará activando un generador. Gracias a sus circuitos e imanes, este convierte la energía del movimiento, en electricidad que luego va a ser aprovechada.

Conexión a la red: Tras convertir la energía del movimiento en electricidad gracias a nuestro generador, se suministrara la energía generada a la red de transmisión y distribución. Bajo este proceso se genera gran parte de la electricidad que llega a nuestras viviendas.

Las centrales eléctricas son la base de ese proceso y pueden ser clasificadas de acuerdo con la fuente de energía que utilizan

    Tipos de fuentes:      

·         Centrales Hidroeléctricas.

·         Centrales Termoeléctricas.

·         Centrales Nucleares.

·         Centrales Geotérmicas.

·         Centrales Eólicas.

·         Centrales Solares.

·         Micro/Mini Generación Distribuida.

·         Otras.

Figura 5: Consumo de energía eléctrica según su fuente (USA)

Tomado de: https://cleanet.org/clean/literacy/energy/spanish/energy4.html

Esta gráfica contiene información de la Administración de Información Energética de EEUU (EIA por sus siglas en inglés) que muestra el desglose del uso de energía en función de los distintos tipos de fuentes energéticas. Esta imagen se actualiza anualmente por lo que información más reciente puede encontrarse en: https://www.eia.gov/energyexplained/us-energy-facts/

2. Transmisión de energía eléctrica

Este subsistema es el responsable de transmitir la energía eléctrica de las centrales de generación hasta los centros de consumo. Las líneas de transmisión (LTs) son elementos claves es este proceso y desempeñan un papel fundamental en la eficiencia del sistema. Estas pueden ser aéreas o subterráneas, siendo estas proyectadas para minimizar perdidas de energía.

Figura 6: Líneas de transmisión.

Foto referencial.

Existe un gran esfuerzo en la concepción y diseño de las líneas de transmisión a través de los proyectos eléctricos y mecánicos, buscando estructura robusta y la minimización de perdidas, las LTs generalmente funcionan en alta y extra-alta tensión, el motivo para eso es justamente minimizar las perdidas, dado que la relación eléctrica primordial es que la circulación de corriente por un conductor causa pérdidas de potencia a través del calentamiento  de ese conductor, y el aumento de la tensión tiene por consecuencia la disminución de la corriente; otros análisis se hacen necesarios, como la interacción de los campos eléctricos, inductancias mutuas, influencias externas, nivel de curto-circuito, definición del formato de las torres, selección de rutas, selección de materiales de alta conducción eléctrica, todo para que el sistema pueda funcionar de la forma más eficiente posible.

Las líneas de transmisión, dada su extensión, también permitirán la interconexión de todo el SEP el país al que pertenece y hasta con otros países vecinos, formando un Sistema Interconectado Nacional o internacional según sea el caso, a través del cual es posible hacer un balance energético más inteligente y mejorado, con aprovechamiento energético, y la eficiencia energética. Dado que el equilibrio entre generación y carga es la base fundamental del funcionamiento delo SEP.

3. Distribución de Energía eléctrica.

Este subsistema de distribución es la etapa final del SEP. Es aquí que la electricidad llega a los consumidores finales. Las redes de distribución son las responsables por atender l necesidades específicas de los consumidores, siendo estas aéreas o subterráneas.

Figura 7: Diagrama esquemático Red de Distribución eléctrica.

Tomado de: https://merytronic.gorlan.com/determination-topology-distribution-network/

Esas redes de distribución son divididas en redes primarias, que proporcionan la energía para grandes consumidores y además se distribuye por los ramales de las ciudades y poblados para que llegue más cerca del consumidor final, interconectando con los transformadores de distribución a las redes secundarias, que son las que proporcionan la energía para los consumidores residenciales, comerciales y las pequeñas empresas.

La distribución, “generalmente” son responsabilidad de concesionarías locales, consiste en toda la estructura de entrega de la demanda energética en todos los niveles de consumo. Las líneas de transmisión llegan a centros de distribución, generalmente vía subestaciones de distribución, donde los transformadores regulan los niveles de tensión para la entrega de la energía, y a partir de donde derivan los alimentadores troncales y posteriormente, los ramales; la energía todavía circula con una tensión más alta en la red primaria de distribución, y transformadores de menor porte regulan nuevamente el nivel de tensión para entregar de forma confiable y eficiente la energía a los consumidores.

Ventajas de las interconexiones de los SEP.

De Carácter Técnico

·         Garantizan la seguridad y continuidad del suministro.

·         Mejora la Estabilidad de Frecuencia y Tensión

·         Aumenta la Confiabilidad en la Cobertura de la Demanda Máxima

·         Aportan mayor estabilidad y garantía de la frecuencia.

·         Aumentan la eficiencia de los sistemas interconectados.

De Carácter Económico

·         Incrementan la competencia entre sistemas vecinos.

·         Reducen la dependencia de proveedores únicos.

·         Proporcionan un mejor aprovechamiento de las energías renovables.

·         Reduce las Reservas de Operación

·         Mejora la Optimización de Recursos (Generación y Red)

·         Facilita los Intercambios Comerciales.

·         Fomenta la Integración de Recursos Energéticos.

·         Reduce la Necesidad de Potencia Instalada.    

·         Reduce los Costos de Abastecimiento (Economías de Escala)

·         Estimula la Competencia

·        Reduce las Pérdidas de Energía

¿Condiciones que se deben cumplir para la interconexión de los SEP?

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Referencias: 

https://conteudo.hvex.com.br/setor-eletrico/o-que-sao-sistemas-eletricos-de-potencia-e-como-eles-funcionam/

https://www.mapfreglobalrisks.com/gerencia-riesgos-seguros/articulos/las-interconexiones-garantizan-el-futuro-de-la-energia-electrica/

https://www.produttivo.com.br/blog/sistema-eletrico-de-potencia/

https://www.mapfreglobalrisks.com/gerencia-riesgos-seguros/articulos/las-interconexiones-garantizan-el-futuro-de-la-energia-electrica/https://www.mapfreglobalrisks.com/gerencia-riesgos-seguros/articulos/las-interconexiones-garantizan-el-futuro-de-la-energia-electrica/

https://www.linkedin.com/pulse/interconexiones-el%C3%A9ctricas-transfronterizas-un-motor-para-diaz-cohen/