Transformación de la energía eléctrica en energía térmica

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Centrándonos ya en la energía eléctrica, podemos decir que es una de las Formas de energía más versátiles debido, fundamentalmente, a los siguientes Factores:  Se puede convertir fácilmente en otras formas de energía (calor, luz y Energía mecánica,…) gracias a diversos dispositivos y máquinas que Ofrecen rendimientos espectacularmente altos.  Se puede transportar fácilmente y con seguridad.  Es fácil de manejar y limpia para el usuario final

 En la década de 1880, la recientemente constituida Compañía Westinghouse Experimentó por primera vez con la corriente alterna dejando patentes, ya Entonces, algunas de sus importantes ventajas:  Los transformadores (patentados en 1882 por Gaulard y Gibas y mejorados Al año siguiente por los ingenieros Deri, Blathi y Zypernowski) permitían De modo fácil las variaciones en los niveles de voltaje y corriente.  Los generadores de corriente alterna son más sencillos y requieren un Menor mantenimiento que los de continua.  Los motores de alterna (inventados y patentados por Nikola Tesla en 1888) Son más sencillos, robustos y de mucho menor mantenimiento que los de Continua. 
1.3.Evolución del Sistema Eléctrico en España A continuación mostramos una breve reséña cronológica acerca de la creación de Las principales empresas de sector eléctrico español: 1.894: Compañía Sevillana de Electricidad 1.901: Hidroeléctrica Ibérica 1.906: Electra de Viesgo 1.907: Hidroeléctrica de España 1.911: Barcelona Traction Light and Power 1.912: Uníón Eléctrica Madrileña 1.918: Saltos del Duero 1.920: Iberduero (fusión de Saltos del Duero e Hidroeléctrica Ibérica) 1.936: Riegos y Fuerzas del Ebro (dará lugar a FECSA) El desarrollo de Sistema Eléctrico en España se puede dividir en tres etapas: Evolución histórica y objetivos de las redes eléctricas 7 1) 1.920 - 1.936: El 75% de la producción eléctrica era de origen Hidráulica y el 25% Térmica. En la tabla se indica la evolución de la energía producida en este periodo: Año Energía TWh (1012 Wh) 1.929 2,4 1.935 3,3 1.936 2,8 2) 1.940 - 1.955: Se produce un incremento anual medio en la demanda en torno a Un 8,5%. Este gran incremento es debido básicamente a la reconstrucción del país En la época de la posguerra y a los inicios de la industrialización. Se crea el Instituto Nacional de Industria (INI) que, a través de sus empresas, potencia la Creación de centrales térmica e hidráulicas. En 1944 las principales compañías eléctricas fundaron UNESA (Unidad Eléctrica, S. A.) para realizar una explotación coordinada de los recursos eléctricos. 3) 1.956 - 1.973: Pueden, a su vez, considerarse dos subetapas: A) 1.956 - 1.960: Crecimientos anuales en torno al 10% B) 1.960 - 1.976: Crecimiento del 12% Los datos más relevantes de este período son:  Se eleva la tensión de transporte hasta los 220 KV Evolución histórica y objetivos de las redes eléctricas 8  Se producen múltiples fusiones entre compañías productoras de tal modo Que de unas 4.000 se paso a unas 400, 10 de las cuales concentran el 80 % de La producción nacional. A principios de los 80 el sector eléctrico en España estaba constituido por Un número relativamente reducido de empresas con una estructura conjunta de Las actividades de generación, transporte, distribución y comercialización (estructura de integración vertical) que operaban en forma independiente. En 1984 Se crea Red Eléctrica de España (REE) que pasa a ser propietaria de la red de Transporte de alta tensión. Las empresas eléctricas siguen operando en forma de Monopolio pero a cambio de una fuerte intervención estatal por medio de REE. En 1996 aparece la Directiva Europea del Mercado Interno de Electricidad Con la idea de liberalizar el mercado de la energía eléctrica rompiendo con la Anterior situación monopolista. Esta Directiva dio lugar en España en el año 1997 a La Ley del Sector Eléctrico, prohibiendo además la anterior integración vertical de Las empresas eléctricas. Al amparo de dicha Ley surgíó un mercado de compraventa De energía supervisado por dos entidades independientes:  El Operador del Mercado. Tarea encomendada a OMEL (Operador del Mercado Español de Electricidad), garante de la operación económica del sistema
 El Operador del Sistema. Tarea encomendada a REE, responsable del Funcionamiento del sistema desde un punto de vista técnico. Como datos más relevantes correspondientes a la situación actual, indicar Que la potencia eléctrica de generación instalada en España en el año 2010 era de 99 GW. El desglose de esta potencia según las fuentes es: 14% en centrales Térmicas convencionales, 26% en centrales de ciclo combinado, 45% en energías Renovables y residuos, 8% en centrales nucleares y el 7% en cogeneración. Evolución histórica y objet
Carácterísticas básicas de un Sistema Eléctrico de Potencia Un Sistema Eléctrico de Potencia tiene como finalidad la generación, transporte y Distribución de energía eléctrica desde los puntos de generación hasta los puntos De consumo. El conjunto de instalaciones que lo conforman pueden clasificarse Atendiendo a los siguientes tipos:  Central generadora. Los puntos de generación son las centrales que generan la Energía eléctrica a partir de las distintas energías primarias (nuclear, Hidráulica, térmica, etc.). La energía se genera a tensiones de 3 a 36 kV en Corriente alterna. La ubicación de las centrales generadoras viene determinada Por diversas razones estratégicas: existencia de saltos de agua para las Centrales hidráulicas, o disponibilidad de grandes cantidades de agua (embalses), para la refrigeración de las centrales nucleares y térmicas. Otras Posibles razones pueden ser de carácter medioambiental, de rechazo social, etc. En definitiva, la ubicación de las mismas no suele ser la más adecuada desde el Punto de vista de la problemática del transporte de energía eléctrica, alejadas De los puntos de consumo.  Estación elevadora de la central. Suele situarse en las proximidades de la Central generadora, eleva la tensión desde el valor de generación hasta valores Aptos para su transporte. Estas tensiones, que ya están predeterminadas por el Sistema eléctrico a nivel nacional, serán estudiadas con posterioridad.  Red de transporte.  Subestaciones de reparto. Son centros en los cuales se centraliza la gestión de La energía, para poder redistribuirla, pero sin modificar los valores de tensión, Es decir las líneas de entrada y de salida son de la misma tensión.  Subestaciones de transformación. En estas instalaciones se reducen los valores De tensión típicos del transporte e interconexión a otras redes de transporte y De reparto y se encuentran emplazadas atendiendo a necesidades estratégicas, En los puntos de reparto donde existen altas densidades de carga. Evolución histórica y objetivos de las redes eléctricas 10  Redes de reparto.  Estaciones transformadoras de distribución. Su misión es transformar la Tensión desde el nivel de la red de reparto hasta el de la red de distribución en Media tensión.  Red de distribución en media tensión. 

Centros de transformación

Su misión es reducir la tensión de la red de Distribución de media tensión al nivel de la red de distribución de baja tensión. Se deben situar en las proximidades de los centros de consumo.  Red de distribución de baja tensión. Ésta es la estructura de transporte de energía eléctrica “clásica”, basada en que Toda la energía producida pasaba por todas las fases del sistema de transporte Antes de ser consumida, con esto se conseguía un control de la energía consumida Y una adaptación de la energía producida a la demanda. Actualmente, con los Nuevos sistemas de generación distribuida, esta estructura ha sufrido Modificaciones. 
1.5. Objetivos de las redes eléctricas La principal finalidad de las líneas eléctricas es transmitir la energía Eléctrica desde los centros de generación a los consumidores. Para que esta Misión de las líneas eléctricas se realice de forma eficiente deben atenderse una Serie de objetivos, también de importancia capital, y que son los que se detallan en Evolución histórica y objetivos de las redes eléctricas 12 Los apartados que siguen. 1.5.1. Seguridad para las personas Resulta conocido el riesgo que supone para los seres vivos la circulación de una Corriente eléctrica a su través. Por esta razón, en la fase de diseño de toda Instalación eléctrica se debe prever que ninguna persona pueda estar sometida a Una diferencia de potencial que supere los umbrales permitidos. Las medidas para Afrontar la seguridad para las personas suponen respetar ciertas reglas en las Operaciones de diseño y explotación de las instalaciones:  Evitar el contacto físico entre los elementos activos, es decir, sometidos a Tensión y las personas. A este contacto se le denomina contacto directo. En el Diseño de una línea o instalación eléctrica en general se tomaran medidas en Este sentido: implantación de barreras físicas entre los elementos sometidos a Tensión e imposición de unas distancias de seguridad entre los elementos Sometidos a tensión y los elementos accesibles a las personas.  Evitar la puesta a tensión de forma accidental de elementos accesibles a las Personas, y en general, todos aquellos elementos que en condiciones normales De funcionamiento están a tensión cero: contacto indirecto. Este objetivo se Alcanza con la puesta de los elementos metálicos a tierra y su aislamiento de los Elementos activos.  Otras medidas habitualmente tomadas son la implantación de dispositivos de Protección que vigilan la integridad y eficacia del aislamiento, y en caso de Fallo del mismo actuará oportunamente, señalizando la existencia de un Defecto en el sistema, o bien desconectando la instalación defectuosa de la red, Si es preciso.  Por último se debe considerar la eliminación, de forma rápida, eficaz y Selectiva de las sobrecorrientes. Este fenómeno puede manifestarse en dos Formas: cortocircuitos y sobrecargas, y puede provenir de un defecto en el Aislamiento, un contacto indebido, o una sobreexplotación del sistema Eléctrico, respectivamente. Aunque el primero es más virulento que el Evolución histórica y objetivos de las redes eléctricas 13 Segundo, los efectos que pueden producir, suponen de igual forma riesgos Evidentes para las personas y las cosas. Otras medidas que se deben tener en cuenta en el momento de realizar Maniobras de mantenimiento y explotación son las siguientes:  No maniobrar los seccionadores de la línea si ésta no está en vacío.  No conectar los disyuntores de puesta a tierra si el suministro no ha sido Eliminado previamente.  Utilizar material aislante (banquetas, guantes, escaleras) para la protección De las personas que están trabajando en la instalación. 1.5.2. Seguridad para los bienes Todos los elementos instalados en cualquier instalación eléctrica sea cual sea su Finalidad y nivel de tensión, han sido diseñados de forma que sean resistentes a Unas determinadas condiciones, que no deben ser sobrepasadas, para que no Disminuyan sus propiedades ni su vida útil, e incluso evitar su destrucción, y Hasta el incendio de toda la instalación. Para afrontar esta problemática conviene conocer cuales son las condiciones De funcionamiento de los elementos instalados (habitualmente las magnitudes se Definen en magnitudes de tensión y corriente), y buscar soluciones para que estas Condiciones no sean infringidas:  No deberán instalarse elementos de ningún tipo, cuya tensión o corriente de Diseño sea inferior a la tensión y corriente de la instalación en condiciones Normales.  Deberán eliminarse los defectos, niveles excesivos de tensión y corriente, con Los dispositivos de protección adecuados, y tratando de asegurar la Continuidad del suministro en zonas sanas, esto es, actuando de forma Selectiva. Conviene destacar que los elementos se diseñan con unas carácterísticas para Soportar unos determinados valores de tensión y corriente, aunque pueden ser Utilizados a magnitudes menores. Por ejemplo, un transformador 66/15 kV, con Evolución histórica y objetivos de las redes eléctricas 14 Una potencia nominal de 2 MVA funciona perfectamente a una tensión de 45/10 KV, pero su potencia máxima de funcionamiento será inferior a la nominal. 1.5.3. Continuidad de suministro Las líneas eléctricas, además de ser seguras, deben ofrecer unos niveles de Continuidad para poder proporcionar energía eléctrica al usuario en todo Momento. Además de las pérdidas económicas que supone la energía eléctrica no Suministrada, y por tanto no vendida, la compañía suministradora se enfrenta a Un cliente cada vez más exigente y dependiente de la electricidad, siendo los Efectos de una interrupción del suministro de energía eléctrica cada vez más Perniciosos. 1.5.4. Explotación de la red La explotación de la red es la estrategia dispuesta por la compañía distribuidora Para hacer llegar la energía desde los puntos de generación a los de consumo. Una explotación sencilla, fácil de manipular de forma manual, permite Actuar con seguridad sin la necesidad de personal técnico especialmente Cualificado operando sobre la misma. En caso de avería, las labores de Identificación y reparación de la misma son mucho más intuitivas. Una explotación compleja permite el flujo de energía eléctrica de forma Redundante, por varios caminos, y existen tareas que están automatizadas. Esto Implica una optimización de la red asegurando una mayor continuidad del Suministro. En caso de avería, y realizando las maniobras oportunas se podrá dar Servicio a un mayor número de clientes. Esta ventaja se obtiene a costa de una red Más compleja, costosa y no rentable en todos los casos, además de un mayor nivel De cualificación exigido al personal encargado de la explotación. Por estas razones una red con una explotación sencilla es una red que tiene Menos posibilidades de garantizar la continuidad del suministro eléctrico. Para saldar este compromiso adquirido se deberán tener en cuenta las Necesidades de continuidad de suministro de los clientes, los costes que acarrearía Una red más compleja y el nivel de cualificación del personal. Evolución histórica y objetivos de las redes eléctricas 15 La explotación de la red es un concepto que engloba, por todo lo indicado Anteriormente, varios parámetros asociados como son la forma de realizar las Maniobras: manual o automática, o bien local o remota, o los posibles caminos por Los que puede circular la corriente desde los centros de generación a los de Consumo: radial o mallada. 1.5.5. Otros objetivos Los objetivos anteriormente indicados deben atenderse una vez obtenido un grado De electrificación óptimo. Para países no electrificados al 100%, el objetivo Prioritario sigue siendo la mejora de este porcentaje de electrificación. Para ello, la Mayor parte de los esfuerzos se dedica a la construcción de líneas que puedan Ofrecer nuevos suministros, habitualmente llevan a elegir soluciones orientadas Hacia la simplificación de la estructura de las redes, en perjuicio de estos objetivos Más elaborados. Una vez cubierta esta primera necesidad de satisfacer de suministro Eléctrico a toda la población se plantean una serie de objetivos avanzados: Suministrar una energía de calidad. Cada vez más el distribuidor de energía tiene Que suministrar un producto eléctrico de calidad. Por esta razón son más los Parámetros que indican la calidad del producto:  La duración y el número de interrupciones del suministro eléctrico En número y duración, de cara a sus abonados.  El impacto sobre el cliente de estas interrupciones.  La existencia de perturbaciones, que hacen diferir la onda eléctrica de Una onda sinusoidal perfecta. 

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