8/12/2019 La Transmisin Elctrica

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Transmisin de Energa Elctrica

Mediante esta actividad se transporta la electricidad desde los centros de produccin

(centrales elctricas) hacia los centros de consumo. Por ello, esta actividad puede

compararse con una carretera para poder trasladarse, vale decir que se debe contar con

algn medio que pueda transmitir los electrones, el cual se denomina conductor elctrico.

Todos los conductores afectan, en algn modo, el paso de la corriente elctrica, ello en la

medida que presenta cierta resistencia elctrica. En ese sentido, se debe tener en cuenta

que la resistencia elctrica se define como la oposicin que ejerce un cuerpo al paso de la

corriente elctrica. Esta depende de factores como la longitud (el largo), la superficie (rea

transversal) y, finalmente, el material del cual est compuesto el cuerpo analizado. Por su

grado de resistencia, los cuerpos pueden ser:

a) Conductores, aquellos cuerpos o medios que presentan una resistencia muy bajaal paso de la corriente elctrica. Estos son todos los metales (plata, cobre, oro,

aluminio, etc.), as como algunos materiales no metlicos (v.g. soluciones salinas).

b) Aislantes, tambin conocidos como dielctricos. Son aquellos cuerpos o mediosque presentan una resistencia muy alta al paso de la corriente elctrica; por

ejemplo el vidrio, la cermica, los plsticos, la losa, el jebe, la madera seca, etc.

c) Semiconductores, tiene la particularidad de comportarse tanto como conductor ocomo aislante. La situacin de conductor o aislante depende de algunas

condiciones tales como la temperatura en que se encuentren. Como ejemplos

podemos mencionar el germanio o el silicio que disminuyen su resistencia a mayor

temperatura y viceversa. El Grafico N 17 muestra la clasificacin de los cuerpos enfuncin a su resistencia al paso de electrones.

Finalmente, debemos tener en cuenta que el concepto opuesto a la resistencia es la

conductancia, que mide la capacidad de un conductor para dejar pasar la corriente

elctrica a travs de l.

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1.- Las prdidas de energa en la transmisin

L a transmisin elctrica se realiza elevando voltajes con el fin de minimizar las prdidas

de energa, las cuales se producen indefectiblemente. En ese sentido, resulta de inters

conocer algunos conceptos que se encuentran relacionados a la prdida de energa, tales

como: el efecto Joule, la densidad de corriente elctrica, la resistencia elctrica y laminimizacin de prdidas de energa.

A. El efecto Joule:Se sabe que la potencia es igual al producto de la intensidad de la corriente por el

voltaje (P = I x V); por ello, una determinada potencia puede ser alcanzada a travs

de distintas combinaciones de intensidad de corriente y voltaje. Sin embargo, por

razones tcnicas y econmicas, se elige transportar la energa a elevados voltajes y

baja intensidad de corriente debido a que ello minimiza el efecto Joule, el cual se

describe en la siguiente formula:

Dnde:

Q : Energa calorfica

I : Intensidad de la corriente

R : Resistencia

t : Tiempo

De acuerdo a la formula, a mayor intensidad de la corriente se tiene mayor

generacin de energa calorfica, manteniendo lo dems constante. Esta relacin

es cuadrtica, por lo que un cambio en la intensidad de corriente produce un

cambio ms que proporcional en la energa calorfica generada.

Debido al efecto Joule, al transmitir electricidad se calientan los conductores

(lneas de transmisin), lo que genera prdidas de energa, las cuales se minimizan

al elevar el voltaje y, por ende, reducen la intensidad de la corriente manteniendo

constante la potencia de la lnea de transmisin.

El Grafico N 18 muestra un ejemplo hipottico del efecto Joule en el caso de la

transmisin elctrica. Si se inyecta una energa de 100MWh a una lnea de

transmisin, se podran retirar en el otro extremo slo 90MWh, pues en el camino

los conductores se calientan debido al efecto Joule, por lo que parte de la energa

disipa a travs del calor producido.

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B. Densidad de corriente elctrica:Este concepto hace referencia a la cantidad de corriente elctrica que pasa por un

conductor elctrico por unidad de rea o superficie, de acuerdo con la siguiente

ecuacin:

Dnde:J : Densidad de la corriente

I : Intensidad de la corriente

A : rea de la seccin transversal del conductor

Por ello, se puede mantener la misma densidad de la corriente, disminuyendo a la

vez el rea de la seccin transversal y la intensidad de la corriente. El inters por

disminuir el rea de la seccin transversal del conductor (lnea de transmisin) se

debe a que el costo del material con el que se componen los conductores no es

despreciable, por lo que es conveniente utilizar un conductor con una menorseccin transversal. De esta manera, cuando se disminuyen la intensidad de la

corriente y, consecuentemente, se eleva el voltaje, se alcanzan dos objetivos: se

minimiza el efecto Joule y se disminuyen los costos de inversin.

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C. Resistencia elctrica:Es otro de los motivos por los cuales se pierde energa elctrica en la actividad de

transmisin, donde la frmula de la resistencia es la siguiente:

Dnde:

R : Resistencia del conductor

: Resistividad

L : Longitud del conductor

A : rea de la seccin transversal del conductor

Se puede apreciar una relacin inversa entre la resistencia y el rea de la seccin

transversal del conductor, por lo que a mayor dimetro de las lneas detransmisin, se tendr una menor resistencia, manteniendo el resto de factores

constantes. As, tambin existe una relacin directa entre la longitud de las lneas

de transmisin y la resistencia, por lo que a mayor longitud, se tendr una mayor

resistencia. En la ecuacin se incluye el concepto de resistividad, el cual se define

como el nivel de dificultad que encuentran los electrones para pasar a travs de un

cuerpo.

D. Minimizacin de las prdidas de energa:El Grfico N 19 muestra un resumen de las causas de prdidas de energa en latransmisin elctrica. En primer lugar, se tiene la frmula de la potencia elctrica

en la esquina superior izquierda, segn la cual se puede elevar el voltaje y

disminuir la intensidad de la corriente, manteniendo inalterada la potencia. En

segundo lugar, en la parte superior derecha, se tiene el efecto Joule, el cual indica

que elevando el voltaje (disminuyendo la intensidad de corriente) se reducen las

prdidas de energa. En tercer lugar, en la parte inferior izquierda, se tiene la

frmula de la densidad de la corriente, la cual indica que disminuyendo el rea de

la seccin transversal se puede reducir la intensidad de la corriente, manteniendo

inalterada nuevamente la densidad de la corriente, reduciendo las prdidas deenerga y reduciendo los costos de inversin. Finalmente, en la parte inferior

derecha, tenemos la frmula de la resistencia, de la cual se pueden obtener dos

indicadores. El primero refleja que a menor rea de la seccin transversal mayor es

la resistencia, lo que genera un efecto contrario al que se obtiene por la frmula

de la densidad de la corriente. Por lo tanto, se debe tener presente que existen

lmites tcnicos para la disminucin del dimetro de los conductores. El segundo

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indicador refleja que a menor longitud del conductor (lnea de alta tensin), menor

resistencia; sin embargo, esto debe contrapesarse con el costo de la cantidad de

torres que deben instalarse.

2.- Los componentes de la transmisin elctrica y las etapas del proceso de transmisin

El sistema de transmisin elctrica se compone de lneas de alta o muy alta tensin, las

cuales permiten el intercambio de energa elctrica, incluye, adems, las subestaciones de

transformacin, los centros de control, las instalaciones de compensacin reactiva, los

elementos de regulacin de tensin, la transferencia de potencia activa y otras

instalaciones asociadas.

Atendiendo a fines metodolgicos, el proceso de transmisin elctrica se puede dividir en

cuatro etapas:

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a. Primera etapa: comienza luego de que los generadores producen e inyectan suenerga y potencia al sistema de transmisin. Para esto se necesita elevar la

tensin, con el objetivo de reducir las prdidas de energa. Esta elevacin de

tensin se realiza por medio de transformadores que elevan el voltaje a niveles de

mayores a 100kV.

b. Segunda etapa:comienza despus de alcanzar el nivel de tensin requerido,conducindose la energa a travs de lneas de transmisin de alta tensin con

destino a los centros de consumo.

c. Tercera etapa:comienza con la reduccin de la tensin, utilizando subestacionesde transformacin, pasando de muy alta o alta a alta o media tensin una vez que

la lnea se encuentra cerca de los centros de consumo.

d. Cuarta etapa:en sta, finalmente, se transforma la energa de media a bajatensin para su posterior distribucin y/o consumo.

3.- Instalaciones del sistema de transmisin nacional

Resulta importante tener en cuenta las principales instalaciones que se utilizan en el

sistema de transmisin: subestaciones de transformacin y torres de transmisin

elctrica.

A. Subestacin de transformacinUna subestacin de transformacin (S.E.T. o simplemente S.E.) se encarga de

modificar el nivel de tensin (voltaje). Existen dos tipos: las subestaciones

elevadoras de tensin y las reductoras de tensin.

Las subestaciones elevadoras de tensin se encuentran cerca de las centrales

elctricas.

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Las subestaciones reductoras disminuyen el nivel de tensin, por lo que se ubican

cerca de los centros de consumo.

La parte principal y de mayor costo en una subestacin es el transformador de

potencia, que es una maquina elctrica, la cual tiene la facultad de incrementar o

disminuir el voltaje en un circuito elctrico.

B. Torre de transmisin elctricaSon las estructuras sobre las cuales se sostienen las lneas de transmisin elctrica.

Dichas estructuras son frecuentemente metlicas y galvanizadas. Sin embargo, el

material utilizado para la construccin de las torres depende de las caractersticas

geogrficas, climatolgicas, del lugar en el cual se va a construir y del factor

econmico. Con la utilizacin de estas estructuras se pueden elevar los

conductores o lneas de transmisin a una distancia prudencial del suelo.

Recuadro N 1: Clasificacin de las torres de transmisin

Las torres de alta tensin se pueden clasificar segn el material de construccin y la

funcin que ejercen.

a)Segn el material de construccin:las torres se pueden clasificar en: Postes de hormign: constituidas de concreto armado centrifugado o pretensado. Torres metlicas: construidas a partir de acero galvanizado.

b)Segn la funcion que ejerce: segn la supeficie donde se instalen las torrespueden clasificarse en:

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Torres de suspensin: se instala este tipo de torres cuando el terreno es llanos opoco accidentado. Por lo general se colocan en lnea recta y suelen implicar

menores costos.

Torres de retencin: se instala este tipo de torres cuando se deben soportaresfuerzos laterales, originados por un cambio de direccin, por tratarse de los

extremos terminales de la linea de tension o porque el terreno no es llano, como

por ejemplo en un terreno montaoso.

El Cuadro N 5 resume la clasificacin de la torres de transmisin.

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Recuadro N 2: Partes de una torre de transmisin

Las torres de alta tensin se componen principalmente de las siguientes partes:

Cables o hilos de guarda: llamados tambin cables de tierra y estn hechos deacero galvanizado. Estos cables actan como pararrayos con el objetivo de

proteger a las lneas de alta tensin de las sobretensiones o descargas

atmosfricas. En el caso que se produjera una descarga elctrica por un rayo, estos

hilos la transportaran a tierra, evitando efectos sobres las lneas de alta tensin.

Fase:conjunto de cables o conductores que transportan la electricidad. Conductores de fase:cada uno de los conductores encargados de formar un

circuito.

Aisladores:estructuras que no conducen electricidad y que separan a las torres detransmisin de los conductores de fase.

Cuerpo piramidal:es el tronco que sostiene el cuerpo piramidal.

Extensiones:son las bases donde se sostiene el cuerpo piramidal. Stub:es la base en el suelo sobre la que se encuentra la torre de transmisin.

El Grfico N 20 muestra una torre de transmisin, sealando las principales partes

mencionadas.

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4.- Fajas de servidumbres en lneas de transmisin

Las lneas de transmisin pueden representar un alto riesgo elctrico para las personas

que se encuentran alrededor de las mismas, es por ello que resulta pertinente hablarsobre las fajas de servidumbres, en la medida que stas permiten garantizar una seguridad

adecuada.

La servidumbre en el Per es otorgada por el Ministerio de Energa y Minas mediante una

Resolucin Ministerial, la cual concede el derecho a la empresa concesionaria de ocupar

bienes pblicos o privados y sus aires para la instalacin de lneas de transmisin elctrica.

Los terceros afectados debern ser indemnizados por acuerdo de las partes, y en el caso

que no exista un acuerdo, ser el Ministerio el que fije el monto de indemnizacin.

Los anchos mnimos de faja de servidumbre se encuentran estipulados en el CdigoNacional de ElectricidadSuministro y se encuentra en funcin a la tensin nominal de la

lnea de transmisin, tal como se muestra en el siguiente cuadro:

El Grfico N 21 nos muestra el caso de la faja de servidumbre para una lnea de

transmisin de 220kV. En el grafico se puede apreciar que lo primero que se debe tener en

cuenta es el rea debajo de las instalaciones de la torre de transmisin, dicha rea debe

incluir adems el mximo desplazamiento de las fases que se puede producir por efectode la accin del viento, finalmente a dicha distancia se le debe agregar una distancia de

seguridad a cada lado, la suma de todas las distancias mencionadas dan como resultado la

longitud del ancho de la faja de servidumbre.

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5.- El vano econmico y los vanos especiales

Para el caso de la transmisin elctrica, resulta de inters tratar el tema de los vanos. Se

denomina vano a la distancia existente entre dos torres de transmisin, estos pueden ser

de dos tipos: vano econmico y vano especial. El primer tipo se relaciona con las torres de

suspensin, que son torres diseadas para terrenos poco accidentados, por lo que la

distancia entre torres es uniforme, lo que implica el menor costo de inversin posible. El

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segundo tipo est relacionado con las torres de retencin, que estn diseadas para

terrenos montaosos, cambios de direccin, entre otras, las cuales exigen un vano

diferente al econmico, incrementando los costos de inversin. En el Grfico N 22

muestra el vano econmico entre dos torres.

Bibliografa:

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Organismo Supervisor de la Inversin en Energa y Minera. Mayo de 2011, Lima

Per.

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%20Transmisi%C3%83%C2%B3n%20de%20Energ%C3%83%C2%ADa%20El%C3%83

%C2%A9ctrica%202010(1).pdf

http://www.minem.gob.pe/minem/archivos/Cap%C3%83%C2%ADtulo4_-%20Transmisi%C3%83%C2%B3n%20de%20Energ%C3%83%C2%ADa%20El%C3%83%C2%A9ctrica%202010(1).pdfhttp://www.minem.gob.pe/minem/archivos/Cap%C3%83%C2%ADtulo4_-%20Transmisi%C3%83%C2%B3n%20de%20Energ%C3%83%C2%ADa%20El%C3%83%C2%A9ctrica%202010(1).pdfhttp://www.minem.gob.pe/minem/archivos/Cap%C3%83%C2%ADtulo4_-%20Transmisi%C3%83%C2%B3n%20de%20Energ%C3%83%C2%ADa%20El%C3%83%C2%A9ctrica%202010(1).pdfhttp://www.minem.gob.pe/minem/archivos/Cap%C3%83%C2%ADtulo4_-%20Transmisi%C3%83%C2%B3n%20de%20Energ%C3%83%C2%ADa%20El%C3%83%C2%A9ctrica%202010(1).pdfhttp://www.minem.gob.pe/minem/archivos/Cap%C3%83%C2%ADtulo4_-%20Transmisi%C3%83%C2%B3n%20de%20Energ%C3%83%C2%ADa%20El%C3%83%C2%A9ctrica%202010(1).pdfhttp://www.minem.gob.pe/minem/archivos/Cap%C3%83%C2%ADtulo4_-%20Transmisi%C3%83%C2%B3n%20de%20Energ%C3%83%C2%ADa%20El%C3%83%C2%A9ctrica%202010(1).pdfhttp://www.minem.gob.pe/minem/archivos/Cap%C3%83%C2%ADtulo4_-%20Transmisi%C3%83%C2%B3n%20de%20Energ%C3%83%C2%ADa%20El%C3%83%C2%A9ctrica%202010(1).pdf