Fundamentos de la Electricidad: Conceptos Clave y Aplicaciones en Transmisión

Conceptos Fundamentales en Electricidad

Tensión Crítica Disruptiva

Es el voltaje mínimo que produce una perforación o ruptura en un material aislante, permitiendo el paso de corriente. También se conoce como voltaje de perforación o nivel de tensión por encima del cual el aire se ioniza.

Efecto Corona

El efecto corona es un fenómeno eléctrico que se produce por la ionización del fluido (generalmente aire) que rodea a un conductor cargado. Ocurre espontáneamente en las líneas de alta tensión y se manifiesta en forma de halo luminoso, similar al efecto de las lámparas de descarga.

Corriente Alterna (CA) vs. Corriente Continua (CC)

Ventajas de la Corriente Alterna (CA)

• El transporte de corriente alterna es más económico que el de corriente continua, ya que los costes de reducir o elevar los voltajes mediante transformadores son significativamente menores. Por este motivo, la CA es la forma predominante de energía utilizada en los hogares, facilitando la transmisión desde las centrales eléctricas hasta las zonas residenciales, atenuando las pérdidas en el transporte.
• Permite una amplia gama de voltajes mediante el uso de transformadores, lo que facilita su adaptación a diversas necesidades y distancias de transmisión.
• Las máquinas que emplean corriente alterna (como motores y generadores) suelen ser más sencillas, robustas y requieren menos mantenimiento y reparaciones durante su vida útil.
• La corriente alterna se puede convertir rápidamente en corriente continua con la ayuda de rectificadores, lo que la hace versátil para aplicaciones que requieren CC.
• Cuando la corriente alterna se suministra a voltajes elevados en una transmisión a larga distancia, las pérdidas en la línea son menores en comparación con una transmisión de corriente continua a voltajes equivalentes (debido a la facilidad de transformación y reducción de corriente).

Ventajas de la Corriente Continua (CC)

• Aunque el valor máximo de la corriente alterna puede ser muy elevado y peligroso, la corriente continua, en ciertos escenarios, puede ser percibida como más segura, ya que la respuesta fisiológica del cuerpo humano a la CC es diferente a la de la CA, pudiendo permitir una liberación más fácil en caso de contacto.
• La corriente continua es ideal para la transmisión de energía a muy largas distancias (HVDC) y para interconexiones entre redes asíncronas, ya que elimina las pérdidas reactivas y permite un control más preciso del flujo de potencia.
• Una de las principales ventajas es que la corriente continua se puede almacenar eficientemente en baterías, lo que es crucial para sistemas de energía renovable y dispositivos portátiles, una capacidad que la corriente alterna no posee directamente.
• La corriente continua es intrínsecamente más segura en aplicaciones de bajo voltaje y para dispositivos electrónicos sensibles.

Otros Conceptos Clave en Sistemas Eléctricos

Impedancia Característica

Se denomina impedancia característica de una línea de transmisión a la relación existente entre la diferencia de potencial aplicada y la corriente absorbida por la línea en el caso hipotético de que esta tenga una longitud infinita, o cuando, aun siendo finita, no existen reflexiones. Su símbolo es:

Potencia Característica

La potencia que fluye en una línea sin pérdidas reactivas se denomina potencia natural o característica. En estas condiciones, las tensiones en los extremos de envío y recepción son iguales en magnitud y difieren en un ángulo correspondiente al tiempo de viaje de la onda de tensión por la línea. Para líneas trifásicas, la expresión matemática de la potencia natural o característica es:

Potencia Natural

El valor de la potencia real donde el requerimiento de potencia reactiva es cero se conoce como potencia natural.

Franja de Servidumbre

Es una franja de terreno que se establece a lo largo de una línea de transmisión eléctrica para garantizar que, bajo ninguna circunstancia, se presenten accidentes con personas o animales, manteniendo una distancia de seguridad adecuada con la infraestructura eléctrica.

Etapas de Desarrollo de Proyectos Eléctricos

1. Estudio Conceptual
2. Estudio de Prefactibilidad
3. Estudio de Factibilidad Técnica
4. Diseño Básico
5. Diseño Detallado
6. Licitación
7. Ejecución
8. Puesta en Servicio