Sistema Eléctrico: Generación, Transmisión y Distribución de Energía

Sistema Eléctrico

Un sistema eléctrico se define como el conjunto de empresas y etapas que se encargan de la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. A continuación, analizaremos cada una de estas etapas.

Etapa de Generación

El objetivo de esta etapa es producir la potencia necesaria para abastecer a la población. Existen distintos métodos para generar energía eléctrica:

Central Hidroeléctrica

Una central hidroeléctrica utiliza la energía potencial del agua almacenada en ríos, convirtiéndola primero en energía mecánica y luego en energía eléctrica. Se distinguen dos tipos: de base y de semibase.

• De base: El agua corre constantemente por el río. La producción energética es constante y está condicionada por la fuerza y los niveles de agua del río.
• De semibase: La energía se genera no solo por el paso del agua, sino también desde la represa, que crea lagos artificiales. Esto permite aumentar la producción energética cuando la demanda aumenta.

Para la producción de energía, se utilizan generadores que transforman la energía mecánica en eléctrica. Estos generadores giran a partir del movimiento de grandes hélices (turbinas) a través de las cuales pasa el agua.

Central Termoeléctrica

Este tipo de instalación produce energía eléctrica a partir de la combustión de carbón, fuel-oil o gas en una caldera. El combustible se almacena en depósitos adyacentes y se suministra a la central, pasando a la caldera donde se produce la combustión. Esta produce vapor a partir de agua que circula por una red de tubos que cubren la pared de la caldera. El vapor hace girar la turbina, cuyo eje gira solidariamente con el del generador que produce la energía eléctrica. Luego, el vapor se enfría en un condensador y se convierte nuevamente en agua, que pasa por los tubos de la caldera.

La combustión de los elementos usados en este tipo de centrales tiene un fuerte impacto ambiental. Para reducir los efectos contaminantes, la central dispone de una chimenea de gran altura y precipitadores que retienen las cenizas y otros volátiles de la combustión. Las cenizas se recuperan para su reciclado en otros procesos.

Central de Biomasa

Similar a la central termoeléctrica, pero con menor impacto ecológico. Utiliza material orgánico como elemento de combustión. La biomasa tiene un bajo contenido de carbono y un gran contenido de oxígeno y compuestos volátiles, que concentran gran parte del poder calorífico. Al usar biomasa, se desprende una gran cantidad de calor, que calienta la caldera encargada de generar vapor. Desde un punto de vista ambiental, el uso de la biomasa no contribuye al aumento de gases de efecto invernadero, ya que el dióxido de carbono generado en la combustión es absorbido por las plantas necesarias para su producción.

Central Nuclear

Cumple el mismo principio que las centrales anteriores: generar calor para obtener vapor, destinado a mover las turbinas que accionan el generador. La diferencia radica en la manera de generar la energía calorífica. Las centrales nucleares poseen un reactor que, mediante la fisión de uranio, genera una gran cantidad de calor. El uranio natural se coloca en los reactores en forma de uranio metálico, dispuesto en barras. El reactor posee un moderador que facilita la reacción de fisión.

Energía Eólica

Aprovecha la energía cinética del viento para generar energía eléctrica mediante aerogeneradores. Estos están compuestos por hélices asociadas a un rotor que se mueve solidariamente con el generador. El viento produce la energía mecánica que necesita el generador. Esta fuente de energía es inagotable, pero produce contaminación sonora, por lo que los parques de aerogeneradores deben estar alejados de las poblaciones.

Energía Solar

Aprovecha la energía del sol a través de generadores fotovoltaicos. Las células solares, compuestas principalmente por silicio contaminado, se comportan como un diodo. La parte expuesta a la radiación solar es el lado n y la parte en la zona de oscuridad es el lado p. La zona p está metalizada, mientras que la zona n posee un metalizado en forma de peine para que la radiación llegue al semiconductor. Al chocar los fotones con la estructura de silicio, rompen su equilibrio, dejando electrones libres. Este efecto genera un movimiento de carga eléctrica a través del semiconductor, produciendo una corriente eléctrica.

Sistema Trifásico

En nuestro país, se maneja un sistema de corriente trifásica, que maneja tres señales con el mismo valor eficaz y la misma frecuencia, pero cada una de las tensiones está desfasada 120° entre sí. Según cómo se conecten los devanados de los generadores, se pueden distinguir dos conexiones: estrella y triángulo.

Etapa de Transmisión

Compuesta por las líneas de transmisión, que son el conjunto de estructuras y elementos conductivos que transportan la energía eléctrica en sus distintos niveles desde su generación hasta su consumo, pasando por los distintos puntos de distribución. En nuestro país se normalizan cuatro niveles de tensión.

Etapa de Distribución

Se encarga, mediante estaciones y subestaciones transformadoras, de elevar o bajar los niveles de tensión y de interconectar dos o más circuitos. Las estaciones y subestaciones son el conjunto de aparamenta eléctrica y edificios necesarios para realizar funciones como transformación de la tensión, del número de fases y conexión de circuitos. Se clasifican según su función (maniobra, transformación pura, transformación/maniobra, transformación/cambio de número de fase, de central) y su emplazamiento (interior, intemperie).

Estructuras características de una subestación transformadora

• Seccionadores: Aíslan tramos de circuito de forma visible para trabajar sobre ellos sin peligro. Abren y cierran en vacío.
• Interruptores: Soportan intensidades normales y de cortocircuitos, y pueden interrumpir estas últimas. Son elementos de seguridad.

Aparamenta de protección y medida

• Transformadores de intensidad: Transforman la corriente en 0-5 A a baja tensión. Hay dos tipos: de medida (para mediciones precisas) y de protección (para alimentar relés de protección).
• Transformadores de tensión: Elevan o bajan el nivel de tensión según el tipo de subestación.