Estructura y Componentes Clave del Suministro Eléctrico

Estructura del Sistema de Suministro Eléctrico

La energía eléctrica producida en las centrales o en instalaciones eólicas, etc., no se puede almacenar, por ello hay que transportarla desde el centro de producción hasta el lugar de consumo de un modo rápido y eficiente.

Sistema Eléctrico: Definición

Conjunto de centrales generadoras de energía, estaciones, subestaciones, redes de transporte y distribución que permiten el suministro de energía eléctrica, desde la generación hasta los puntos de consumo, en condiciones adecuadas de tensión, frecuencia y disponibilidad. Además, debe incluir los mecanismos de control, seguridad y protección necesarios.

Divisiones del Sistema de Suministro Eléctrico

• Producción: Constituido por las centrales generadoras.
• Transporte: Conjunto de redes eléctricas con la función de conectar las centrales generadoras, desde las estaciones transformadoras elevadoras (EE), con las subestaciones transformadoras (SET).
• Distribución: Es el último paso del suministro eléctrico y lo componen las redes que conectan a los abonados con las subestaciones transformadoras (SET).

Términos relacionados con líneas aéreas: Flecha, Catenaria, Vano y Luz.

Tipos de Redes de Distribución

Estas redes de distribución pueden ser primarias o secundarias:

• Red primaria, de reparto o red de distribución en AT: Enlaza una subestación transformadora (SET) con subestaciones transformadoras de distribución (STD) situadas en los grandes núcleos de población o industriales. La tensión es de 45 a 132 kV.
• Red secundaria o red de distribución en media tensión (MT): Parte de las STD hasta los centros de transformación (CT). La tensión es de 3 a 20 kV.

Parámetros Eléctricos del Suministro

En todo el suministro, los parámetros eléctricos son:

• Número de fases: Trifásico, monofásico (BT).
• Tensión de servicio nominal: Tensión eficaz entre fases de la línea.
• Frecuencia: 50 Hz.

Líneas de Distribución por Nivel de Tensión

Líneas para distribuir la energía de un punto a otro de la red con un determinado nivel de tensión:

• Líneas de muy alta tensión (MAT) y alta tensión (AT): Corresponden con la red primaria de distribución o reparto. Los niveles de tensión serán inferiores a 220 kV y superiores a 20 kV.
• Líneas de media tensión (MT): Corresponden con la red de distribución secundaria. Los niveles de tensión son, habitualmente, 20 kV e inferiores. Son líneas que, partiendo de la subestación o centro de reparto, alimentan los CT.
• Líneas de baja tensión (BT): Con tensiones habituales de 400/230 V y hasta 1 kV, que, partiendo del CT, alimentan a los usuarios o abonados.

Componentes Clave del Sistema de Suministro Eléctrico

En el sistema de suministro eléctrico se pueden distinguir:

• Estación o subestación transformadora: Su función básica es conectar entre sí varios elementos de la red con el fin de hacer llegar la energía generada en las centrales eléctricas hasta los consumidores. Esta función exige modificar la tensión de la energía eléctrica, ya sea elevándola para su transporte a grandes distancias o disminuyéndola para uso de los consumidores.
• Subestación de generación: Eleva la tensión de la energía eléctrica que sale de la central para conectarla a la red de transporte. La función de este proceso es minimizar las pérdidas producidas en los conductores debidas al efecto Joule.
• Subestación de transporte: Conecta entre sí varias líneas de alta tensión para conseguir una red mallada. El proceso es directo si las redes son de la misma tensión, pero habrá que utilizar transformadores si las tensiones son diferentes.
• Subestación de distribución: Transforma la energía en alta tensión que circula por la red de transporte a tensiones inferiores para que, a través de las redes de distribución, la electricidad llegue al consumidor final, ya sea en el ámbito industrial o doméstico.
• Centro de Control Eléctrico (CECOEL): Responsable de la operación y supervisión coordinada en tiempo real de las instalaciones de generación y transporte del sistema eléctrico español.

Constitución de una Red de Distribución

• Subestaciones de distribución: Cuyo cometido principal es transformar la energía de un nivel de tensión a otro inferior:
  • Subestación de MAT a AT: Transforma de 220 a 66 kV o a 45 kV.
  • Subestación AT/MT: Transforma de 132/20 kV.
  • Subestación MAT/MT: Transforma de 220/20 kV.
• Centro de reparto: Instalación donde una o más líneas provenientes de una o varias subestaciones se derivan a otras de la misma tensión. Suelen formar parte de las subestaciones y alojan los dispositivos de protección necesarios para las líneas derivadas.
• Centro de reflexión: Instalación donde se garantiza la alimentación de una o más líneas a través de una línea denominada línea cero proveniente de una subestación o centro de reparto. Esta línea cero constituye un circuito sin carga cuya misión principal es proporcionar una vía alternativa de alimentación ante el fallo de alguno de los tramos que apoya.
• Centro de transformación: Incluye la instalación con toda la aparamenta necesaria para la reducción de las líneas de MT (20 kV) a líneas de BT (400/230 V). Alojará transformadores cuya entrada será de MT y salida de BT, así como toda la aparamenta necesaria para maniobra y protección.

Estructura de las Redes de Distribución de MT

• Red lineal: Constituida por una línea de distribución en MT alimentada por uno o por dos lados (alimentación doble) y por las líneas de distribución en BT que se necesiten por cada uno de los CT existentes.
• Red en anillo: Formada por una línea de distribución de MT, que se cierra sobre sí misma (configuración en anillo), y por sus correspondientes líneas de distribución en BT.
• Red en anillos múltiples: Consiste en una variación de la red en anillo. Está formada por varias redes conectadas a una subestación o centro de reparto cerradas en anillo.
• Red en uso normal: Red formada por varias líneas con origen en el mismo punto de alimentación, generalmente una subestación, que confluyen en un punto común denominado centro de reflexión. Una de las líneas interconecta directamente la subestación con el centro de reflexión.
• Red en uso apoyado: Red en uso normal en la que el centro de reflexión se sustituye por una subestación.

Aparamenta Utilizada en Media Tensión

• Fusible: Elemento de protección contra cortocircuitos y sobrecargas en la línea.
• Seccionador: Es el elemento de corte que aísla eléctricamente dos líneas.
• Interruptor: Es un elemento de maniobra o corte que proporciona apertura y cierre seguros del circuito con el que maniobrar. Puede accionarse en vacío o en carga, de forma manual o automática, pero siempre de apertura y cierre bruscos.
• Interruptor-seccionador: Combina las propiedades del interruptor y las del seccionador para la maniobra y corte a distancia.
• Interruptor con fusible: Elemento de maniobra y protección que lleva unos fusibles asociados que, al fundirse, realizan la apertura de dicho interruptor.
• Interruptor automático: Dispone de un elemento para maniobra o corte con apertura automática.
• Autoválvulas (Pararrayos): Aparato de protección contra sobretensiones de tipo atmosférico (rayo). Contiene en su interior una sustancia semiconductora que, a tensión de funcionamiento, es aislante.
• Terminación de media tensión: Empleada para la conexión de una línea de MT a aparamenta de maniobra.

Centro de Transformación (CT)

Se define como centro de transformación (CT) la instalación provista de uno o varios transformadores de potencia, reductores de MT (20 kV) a BT (400/230 V), con la aparamenta y obra complementaria precisa.

Componentes Básicos de un Centro de Transformación

Básicamente, los elementos que constituyen un CT son los siguientes:

• Envolvente
• Alimentación en MT
• Aparamenta de maniobra y protección en MT
• Transformador
• Aparamenta de BT (cuadro de BT)
• Instalación de puesta a tierra

Aparamenta de Maniobra y Protección en Media Tensión

• Celda de protección: Es una por cada transformador y contiene los elementos de protección del mismo.
• Celda de medida: Solamente en el caso de que la medida se realice en media tensión (centros de transformación de abonado). Además de los contadores de energía activa y reactiva, se utilizan transformadores de tensión e intensidad para conectar los contadores.

Sistemas de Puesta a Tierra en CT

• Tierra de servicio: Donde se conecta el neutro del transformador.
• Tierra de protección: Se conectan todas las partes metálicas del centro que no deben estar en tensión pero que, por accidente, podrían electrificarse (pantallas, puertas, etc.).

Tipos de Centros de Transformación

Según su Alimentación

• Alimentación en punta: Tiene, únicamente, una línea de alimentación.
• Alimentación en paso (anillo o bucle): Tiene una línea de entrada y una o más líneas de salida hacia otro/s centro/s de transformación.

Según su Propiedad

• CT de empresa o de compañía: Es propiedad de la empresa suministradora y de él parten las redes de distribución en BT.
• CT de cliente o abonado: Es propiedad del cliente, aunque la red de entrada sea de la compañía suministradora. Existen dos variantes:
  • Con equipos de medida en BT.
  • Con equipos de medida en MT.

Según su Emplazamiento

• CT de intemperie: Aquellos en los que o bien el transformador o bien la aparamenta de corte y protección se encuentran a la intemperie.
• CT de interior: Todos los elementos que conforman el centro de transformación se encuentran en el interior de un local.

Según el Tipo de Edificación

Se clasifican en:

• CT de obra civil: Centro de transformación que forma parte de un edificio dedicado a otros usos (viviendas, edificio destinado a oficinas, polideportivo, etc.).
• CT prefabricado: Construcción, habitualmente de hormigón, que incluye en el interior todos los elementos necesarios para desarrollar su función y que llega montado directamente desde fábrica.

Según su Acometida

• Con acometida aérea: Se alimentan con una línea eléctrica de MT tipo aérea.
• Con acometida subterránea: La línea de MT es de tipo subterránea, con cables aislados y entrada en el centro de transformación por la parte inferior de este.

Accesos a los Centros de Transformación

Los accesos a los centros de transformación deben cumplir ciertos requisitos:

• Puertas obligatoriamente ignífugas y puestas a tierra.
• Deben tener rejillas de ventilación.
• Señalizaciones de riesgo.
• Cerradura normalizada.
• Puertas abatibles hacia el exterior del recinto.
• Acceso fácil a máquinas y aparatos principales.
• Acceso fácil y siempre desde la vía pública.
• Prohibido pavimentos deslizantes en zonas con tensión.
• Puertas de tamaño adecuado para acceso de equipos.

Seguridad Eléctrica y Puesta a Tierra

Sistemas de Puesta a Tierra: Protección de Masas y Servicio (Neutro)

• Masas: Pone a tierra elementos que no tienen que entrar en tensión pero que por accidente puedan acabar en tensión (pantallas, puertas, elementos metálicos).
• Servicio: Pone a tierra las bornas del circuito eléctrico o aparatos que permiten el funcionamiento (pararrayos, seccionadores, bornes y neutros).

Definiciones de Tensión de Riesgo

• Tensión de paso: Parte de la tensión a tierra que puede ser puenteada por una persona entre los dos pies.
• Tensión de contacto: Fracción de la tensión de puesta a tierra que puede ser puenteada por una persona entre la mano y el pie.

Componentes del Fusible

Partes del fusible:

1. Casquillos de latón: Garantizan la circulación eléctrica y zinc para que no se oxide. Su misión es dar continuidad.
2. Tubo de porcelana: Aísla los casquillos entre sí.
3. Elemento fusible: Hilo de pequeña sección o chapa fina perforada.
4. Soporte aislante del elemento fusible.
5. Arena: Absorbe el calor de los cortocircuitos.
6. Percutor o testigo: Indica si el fusible está fundido.

Soldadura Aluminotérmica

Elementos para Soldadura Aluminotérmica

Molde, tenazas, cartucho, plato de aluminio, cable, pica, chapa, material de limpieza, elemento de ignición y seguridad.

Pasos del Proceso

1. Empalmar en lugar adecuado, limpiar cobre con la carda para quitar óxido.
2. Colocar el molde en la tenaza.
3. Con el soplete, calentar el molde de grafito y quitar la humedad.
4. Poner cables a empalmar y asegurar el cierre total.
5. Poner peto de aluminio alrededor de la tolva.
6. Introducir polvo y óxido en el interior de la tolva.
7. Echar tres cuartas partes de pólvora encima del polvo de aluminio.
8. Con su detonador, cerramos las tapas, introducimos el resto por la ranura superior.
9. Prendemos la pólvora de la tolva superior, fundiendo material y llevando al molde, produciendo reacción isotérmica.
10. Nos ponemos guantes, abrimos el molde y sacamos el soldado.
11. Limpiamos tolva.

Reglas de Oro de Seguridad Eléctrica

1. Abrir con corte visible mediante dispositivos que aseguren la imposibilidad de cierre.
2. Enclavamiento o bloqueo de dispositivos de corte.
3. Comprobar la ausencia de tensión.
4. Poner a tierra y en cortocircuito las fuentes de tensión.
5. Delimitación de la zona de trabajo mediante señalización.