Conceptos Esenciales en Sistemas Eléctricos: Tensión, Pérdidas y Flujo de Potencia

Fundamentos de Tensión de Paso y Contacto Máximos Tolerables

Este apartado define y explica el significado de los valores máximos tolerables de tensión de paso y de contacto en sistemas eléctricos.

Tensión de Paso

La tensión de paso se define como la diferencia de potencial en la superficie del terreno, experimentada por una persona con los pies separados aproximadamente 1 metro, sin estar en contacto con ningún objeto puesto a tierra.

Tensión de Contacto

La tensión de contacto es la diferencia entre el potencial de la tierra (o tierra remota) y la tensión de superficie en el punto donde un individuo se encuentra parado, mientras que, al mismo tiempo, tiene contacto con un objeto metálico puesto a tierra.

Significado de "Valores Máximos Tolerables"

Estos valores son considerados como máximos tolerables porque representan los umbrales de tensión que el cuerpo humano puede soportar antes de que se genere una corriente eléctrica capaz de inducir fibrilación ventricular, una condición cardíaca potencialmente mortal.

Clasificación de las Pérdidas Técnicas Presuntas en Sistemas de Energía Eléctrica

Las pérdidas técnicas (PT) en un sistema de energía eléctrica son inherentes a las condiciones propias de la instalación, así como al manejo y la conducción de la energía. Dado que son provocadas por la circulación de la corriente eléctrica a través del sistema, su magnitud depende directamente de las características de las redes y de la carga abastecida. Estas pérdidas se pueden clasificar de la siguiente manera:

Por Tipo de Pérdida

• Pérdidas por Transporte: Se producen en las líneas de transmisión, subtransmisión y distribución de energía eléctrica.
• Pérdidas por Transformación: Dependen de la calidad del transformador y de su factor de carga. Estas pérdidas se generan principalmente por el efecto de energización del transformador, incluso sin carga.
• Pérdidas en las Mediciones: Son pérdidas producidas por los errores inherentes a los equipos de medición, como los transformadores de corriente (TC) y los equipos compactos de medida, incluyendo las pérdidas por transformación en equipos de medición indirecta.

Por Causa de Pérdida

• Por Efecto Joule: Pérdidas de energía en forma de calor debido a la resistencia de los conductores.
• Por Efecto Corona: Descargas eléctricas que ocurren en los conductores de alta tensión, generando pérdidas de energía.
• Por Histéresis: Pérdidas de energía en materiales ferromagnéticos debido a la magnetización y desmagnetización cíclica.

Pérdidas Fijas y Variables en Sistemas Eléctricos

Comprender la distinción entre pérdidas fijas y variables es crucial para la gestión eficiente de la energía eléctrica.

Pérdidas Fijas

Las pérdidas fijas son aquellas que se generan por el simple hecho de energizar la línea o el transformador en la cual existen. Se producen incluso cuando la carga es nula y su variación depende en segundo orden de la demanda. Ejemplos incluyen:

• Efecto Corona: Pérdidas que ocurren en líneas de alta tensión debido a la ionización del aire alrededor de los conductores.
• Pérdidas por Histéresis o Corrientes Parásitas (Eddy Currents): Pérdidas en el núcleo de los transformadores debido a la magnetización cíclica y las corrientes inducidas.

Pérdidas Variables

Las pérdidas variables dependen directamente de la demanda de energía, ya que son una parte intrínseca de la misma. Son pérdidas que varían con la carga y, a menudo, son incontrolables en el sentido de que la empresa prestataria no recibe retribución directa por ellas, ya que no se facturan al consumidor final de manera explícita como un componente separado.

Aplicabilidad del Método Newton-Raphson Desacoplado Rápido en Sistemas de Distribución

El método de Newton-Raphson desacoplado rápido es una herramienta fundamental para el cálculo de flujo de potencia, pero su aplicación tiene limitaciones específicas en sistemas de distribución.

Limitaciones en Sistemas de Distribución

Este método es óptimamente aplicable a sistemas de transmisión, donde la razón X/R (reactancia inductiva a resistencia) de las líneas es considerablemente grande, típicamente superior a 20. Sin embargo, estas características no se presentan en los sistemas de distribución, donde la razón X/R es significativamente menor, a menudo inferior a 3. Esta baja relación X/R impide el desacoplamiento efectivo de la matriz Jacobiana, lo cual es fundamental para la eficiencia del método desacoplado rápido.

Forma de Aplicación Posible

Para poder utilizar el método de Newton-Raphson desacoplado rápido en sistemas de distribución, es necesario aumentar de forma ficticia la razón X/R del sistema. Este aumento ficticio se logra mediante una rotación de los ejes coordenados en el modelo matemático, con el fin de "engañar" al software de cálculo de flujo de potencia y permitir que el algoritmo converja adecuadamente, simulando las condiciones de un sistema de transmisión.