Fundamentos del Sistema Eléctrico: Redes, Subestaciones y Gestión de la Demanda

Características Fundamentales de la Energía Eléctrica

• La energía eléctrica no es almacenable en cantidades significativas.
• Demanda variable; posibles fallos en el suministro.
• Requiere una respuesta en tiempo real.
• No se puede dirigir por caminos específicos (por ejemplo, una tubería); la circulación responde a las leyes físicas (Kirchhoff).
• Imposibilidad de diferenciación por el usuario del producto final.
• Se pierde en los elementos de la red aproximadamente el 1,5% de la energía.
• El funcionamiento exige el cumplimiento de ciertos requisitos de continuidad, calidad de onda y valores de tensión/frecuencia.

Tipos de Redes Eléctricas según su Disposición y Alimentación

Las redes eléctricas, según su disposición y alimentación, pueden ser de 3 tipos principales:

• Red Radial o en Antena: Se alimenta por un solo extremo y transmite la energía en forma radial a los receptores. Es simple y fácil de equipar con protecciones, pero presenta una falta de garantía de suministro.
• Red en Bucle o en Anillo: Dos de sus extremos están alimentados. Ofrece seguridad de suministro y fácil mantenimiento, aunque con mayor complejidad.
• Red Mallada: Es el resultado de entrelazar anillos y líneas radiales formando mallas. Proporciona alta seguridad de suministro, flexibilidad y facilidad de mantenimiento, aunque también con mayor complejidad.

La red de transporte (380 o 220 kV) es típicamente una red mallada por razones de fiabilidad y robustez.

Componentes del Sistema Eléctrico: Subestaciones y su Función

Etapas y Niveles de Tensión en la Red Eléctrica

1. Producción: Generación de energía a niveles de 6 kV - 20 kV.
2. Subestación Elevadora: Eleva la tensión desde el valor de generación hasta la tensión de transporte. Normalmente se ubica en las proximidades de la central generadora.
3. Red de Transporte: Opera a tensiones de 220 kV - 400 kV.
4. Subestación Transformadora: Reduce la tensión de la red de transporte a tensiones de reparto (132 kV, 110 kV, 66 kV).
5. Red de Reparto: Opera a 132 kV, 110 kV, 66 kV. Reparte la energía hasta llegar a las subestaciones de distribución.
6. Subestación de Distribución: Transforma la tensión de reparto hasta el nivel de tensión de la red de Media Tensión (MT), típicamente 66 kV, 20-45 kV.
7. Red de Distribución MT: Cubre la superficie del centro de consumo, uniendo las subestaciones de distribución con los centros de transformación.
8. Centro de Transformación: Reduce la tensión hasta Baja Tensión (BT).
9. Red de Distribución BT (U < 1 kV): Alimenta distintos receptores y es el último escalón en la distribución de energía eléctrica al consumidor final.

Elementos Básicos de las Subestaciones

• Transformadores de Potencia
• Elementos de Compensación: Reactancias, Condensadores.
• Elementos de Corte: Interruptores, Seccionadores.
• Equipos Auxiliares de Medida y Control: Transformadores de tensión/intensidad, Sistemas de protección.

Factores Explicativos de la Demanda Eléctrica

• Climatología:
  • Estacionalidad
  • Temperatura
  • Nubosidad
• Calendario:
  • Laboralidad
  • Tipos de días (festivos, fines de semana)
• Actividad Económica:
  • Crecimiento Económico
  • Coyuntura (situación económica actual)

Elementos Clave de los Sistemas Eléctricos

• Protecciones: Dispositivos esenciales para la seguridad y fiabilidad de la red, que actúan ante fallos o sobrecargas.
• Cargas Eléctricas: Se caracterizan por la potencia que demandan y por la variación de dicha potencia a lo largo del tiempo.
• Sistemas de Control: Sistemas centralizados desde los que se controla la red o parte de ella. Permiten verificar su estado, ajustar la generación y la demanda, y realizar funciones de programación de la generación y maniobras, entre otras operaciones críticas.