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Capítulo 3:

 Los sistemas electroenergéticos 

1º.      Sistemas Electroenergéticos (Eléctricos).

Al conjunto de instalaciones interconectadas utilizado para la generación y transporte de electricidad que se utilizan para transformar otros tipos de energía primaria en electricidad, transportándola y distribuirla hasta los lugares donde se consume, es lo que se  conoce como Sistema Electroenergético o Eléctrico.

2º.      Los componentes principales de los Sistemas eléctricos.

La generación y transporte de energía en forma de electricidad tiene importantes ventajas económicas debido al costo por unidad generada. 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. Los Sistemas Electroenergético tienen siete elementos principales:[7]

·           La central eléctrica.

·           Los transformadores de centrales, que elevan el voltaje de la energía eléctrica generada, a las altas tensiones utilizadas en las líneas de transmisión, manteniendo la frecuencia constante.

·           Las líneas de transmisión.

·           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 de utilización por los consumidores.

·           Los consumidores de diferentes niveles de tensión.

Fig. No. 7. Esquema de un sistema electroenergético

Electricidad

Independientemente de la fuente de energía primaria y las características de las instalaciones que sean utilizadas para la generación de electricidad, existe un equipo que es común en todos: EL GENERADOR ELECTRICO, es el equipo o maquina en el cual se transforma otro tipo de energía en ENERGIA ELECTRICA, es decir el lugar donde se produce la electricidad, lleva como nombre CENTRAL ELECTRICA.

A.        Centrales eléctricas.

Una CENTRAL ELECTRICA utiliza una fuerza motora para hacer girar un generador eléctrico con diversas fuentes de energía primaria. Se pueden clasificar las centrales eléctricas de acuerdo a la energía primaria aprovechada.

·           Centrales térmicas: Utiliza la energía obtenida de los combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural, etc.).

o    Térmicas Convencionales Vapor: (Derivado de petróleo, Carbón, Nuclear).

Fig. No. 8. Caldera de vapor                           Fig. No 9. Central térmica.

Electricidad   Electricidad

o    Turbinas de Gas,

Una turbina de gas es una máquina térmica que desarrolla trabajo al expandir un gas. Se puede considerar un motor de combustión interna. Está compuesta por un compresor, una o varias cámaras de combustión y la turbina de gas propiamente dicha.

o    Central Diesel.

Se puede considerar un motor de combustión interna el cual utiliza Diesel como fuente primaria. Acoplado a un generador eléctrico.

Fig. No 10. Motor Diesel.

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o    Ciclos Combinados.

En una central eléctrica el ciclo de gas genera energía eléctrica mediante una turbina de gas y el ciclo de vapor de agua lo hace mediante una turbina de vapor. El principio sobre el cual se basa es utilizar los gases de escape a alta temperatura de la turbina de gas para aportar calor a la caldera o generador de vapor de la turbina de vapor 

Fig. No. 11.  Ciclo Combinado

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·  Centrales hidroeléctricas: utilizan la energía obtenida del agua (energía hidráulica).

§  La clave del diseño de las centrales hidroeléctricas está en una selección adecuada de la tubería forzada de agua, que aumentará su velocidad, y en la elección de la turbina más adecuada para que extraiga la mayor cantidad posible de energía del agua en movimiento.

§  Una  de las más utilizada es la turbina tipo Kaplan, con eje vertical y provista de paletas móviles, que le permiten adaptarse a las condiciones de presión del chorro de agua.

Fig. No. 12.  Hidroeléctrica.                Fig. No. 13.  Turbinas Kaplan y Pelton.

Electricidad   Electricidad

·  Centrales no convencionales: Utilizan energía de fuentes renovables: energía solar, eólica, mareomotriz, y geotérmica de biomasa.

·  Centrales Solares. La energía que procede del sol es fuente directa o indirecta de casi toda la energía que usamos. Se puede generar electricidad a partir de la energía solar por varios procedimientos.

Fig. No. 14. Energía solar

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· Centrales Eólica. El viento se puede recoger por grandes hélices o molinos, conectados a un rotor-generador.

Fig. No. 15. Torres eólicas

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·           Centrales Mareomotriz Es la energía asociada a las mareas provocadas por la atracción gravitatoria del Sol y principalmente de la Luna.

Fig. No. 16.  Central mareomotriz.

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·  Centrales Geotérmicas. Es la energía interna y cinética asociada al vapor de agua que sale directamente a la superficie en zonas volcánicas y al aumento de temperatura que se produce conforme profundizamos en la superficie terrestre.

Fig. No. 17. Central geotérmica

Electricidad   Electricidad

 · Energía de la Biomasa. Esla energía asociada a los residuos orgánicos generados en la transformación de productos agrícolas, forestales y a los residuos sólidos urbanos. Se trata de aprovechar la energía interna de estos residuos. También se cultivan grandes superficies específicamente para producir biomasa. Se puede transformar en combustibles sólidos (carbón vegetal), líquidos (alcohol y otros) y gaseosos (biogás). De su combustión se puede obtener energía eléctrica.

 Fig. No. 18. Central de biomasa

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Desde los bornes de salida de los generadores, hasta los de entradas de los consumidores, son necesarias unas series de instalaciones las cuales nos permiten el uso eficiente y racional de la energía eléctrica, como se describieron más arriba y como se muestran en la figura siguiente:

Fig. No. 19. Diagrama esquemático de un sistema eléctrico.

 (Generación transmisión, distribución y consumo de electricidad)

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B.        Líneas de transmisión.

La energía se transporta, frecuentemente a gran distancia de su centro de producción, a través de la Red de Transporte, encargada de enlazar las centrales con los puntos de utilización de energía eléctrica. Para un uso racional de la electricidad es necesario que las líneas de transmisión estén interconectadas entre sí con estructura de forma mallada, de manera que puedan transportar electricidad entre puntos muy alejados, en cualquier sentido. Estas líneas están generalmente construidas sobre grandes torres metálicas y a tensiones superiores a 69,000 Voltios, alta tensión (AT).

Fig. No. 20. Torres de líneas de transmisión AT.

Electricidad        Electricidad

C.        Subestaciones.

Las instalaciones llamadas subestaciones son las instalaciones donde se transforman los principales parámetros de la electricidad (Tensión y corriente) que se encuentran junto a las centrales generadoras (Subestación elevadora) y en la periferia de las diversas zonas de consumo (Subestación reductora), enlazadas entre ellas por las líneas de transmisión, también existen la llamada subestación de interconexión la que enlazan líneas de alto voltaje de diferentes tensiones nominales.

Fig. No. 21. Subestaciones eléctricas.

Electricidad  Electricidad

D.        Líneas de distribución.

Las redes de distribución de energía se encuentran en áreas urbanas y rurales, pueden ser aéreas, o subterráneas (estéticamente mejores, pero mas costosas). La red de distribución está formada por la red en media tensión-MT (suele estar comprendida entre 4,000, 12,500 a 34,500 Voltios) y en baja tensión-BT (440/220 V).

Fig. No. 22. Técnico en línea de distribución.

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E.        Consumidores.

Son aquellos conjuntos de instalaciones las cuales consumen energía eléctrica, a través de líneas eléctricas de Alta, Media o Baja Tensión, dependiendo las características de cada consumidor en particular.

Fig. No. 23. Sistema Eléctrico esquematizado y sus  componentes principales.

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