Conoce el transporte y distribución de la energía eléctrica

La electricidad es uno de los temas mas amplios del mundo. Desde la generación hasta el transporte y distribución de la energía eléctrica este es un tema super interesante, así como los criterios que se aplican, el equilibrio entre la producción y el consumo y la normativa que posee cada país respecto a esto seguro nos resolverán muchas dudas.

Transporte y distribución de la energía eléctrica

Para abordar el tema del transporte y distribución de la energía eléctrica debemos tener en cuenta tres partes que son absolutamente importantes y muy diferentes entre sí, las cuales son en primer lugar la generación la cual es el proceso en el que se forma la energía viniendo de energía química, metálica o cualquier otra, generalmente esto ocurre a través de centrales eléctricas.

La otra parte sería el transporte lo cual consideramos que es una de las partes más importantes, esto es posible gracias a las líneas de alta tensión las que manejan la distribución eléctrica desde las centrales hasta los centros de consumo y finalmente la distribución que va desde los centros de consumo a los consumidores finales a una tensión un poco más baja la cual puede ser por redes aéreas o por redes subterráneas.

De esta manera es posible el transporte y distribución de la energía eléctrica, generalmente esto está gestionado por varias empresas las cuales pueden ser del Estado, privadas o semiprivadas.

¿Por qué se transporta en alta tensión?

En ocasiones nos hemos preguntado cómo se transporta la energía eléctrica y porqué esto ocurre a alta tensión ya que esta se produce a 6 Kv y finalmente se eleva para transportarse entre 220 a 400 kV, esto ocurre para minimizar la sección de los cables y así el costo sea el mínimo, siendo mayor el gasto en los conductores que en el cableado en si.

Los conductores dependen totalmente de la intensidad que circulan a través de ellos por lo que si la intensidad es poca los conductores serán más baratos, por lo que la intensidad a transportar será el punto más importante ya que de este depende la cantidad de cables y conectores que se requieran pero según una fórmula matemática queda demostrado que mientras mayor sea la tensión será menor la intensidad reduciendo por completo los gastos.

Es importante tener en cuenta que para transportar energía hacen falta muchísimos cables por lo que si ahorramos un poco en cada uno el ahorro se notará el ahorro, pero por lógica antes de llegar a interiores la tensión debe bajar para que no sea demasiado peligrosa, esto es lo que se realiza en las subestaciones eléctricas.

Las subestaciones eléctricas

La tensión deber bajar por seguridad antes de llegar a las ciudades, estas bajan mediante transformadores que también reciben el nombre de subestaciones eléctricas que se encargan de bajar la tensión hasta una cantidad segura como lo es 230V para uso doméstico y 400V para uso industrial permitiendo que las personas puedan manipularla sin tanto peligro.

Existen varias subestaciones eléctricas ya que la tensión tiene 400.000 voltios y no puede bajar de golpe a 230V por lo que en cada una de estas baja un poco. Al final existe una llamada subestación de distribución en la que finalmente la tensión llega al punto que debería. Existen industrias que requieren de una tensión diferente a los 230V o 400V para la que se necesitan subestaciones intermedias o los llamados Centros de Transformación.

Red de distribución de energía eléctrica

La red de Distribución de energía eléctrica  es la parte del sistema que va desde la subestación hasta los usuarios finales o los consumidores, quienes manejan estos son Operadores del Sistema de Distribución o como solemos conocerlos, los distribuidores de electricidad. Esta red va desde los transformadores o interruptores que reducen las altas tensiones en una menos peligrosa y apta para las ciudades, estas se conocen como media tensión.

La red de reparto es la que lo convierte en media tensión, reparte la energía entre varios anillos que tienen una tensión de entre 25 y 130 kV y entre los anillos están las estaciones transformadoras. Luego va a la segunda etapa que es la verdadera distribución, esta funciona de 3 a 30 kV y generalmente es radial sin formar mallas todo lo contrario a las de transporte. En caso de alguna avería poseen mecanismos de protección.

Topologías típicas de redes de distribución

Entendemos como topología de la distribución eléctrica al esquema que habla de la forma en la que se distribuye la energía partiendo desde la fuente en la que se produce hasta el punto que llega a su destino. En esta se explica la forma en la que se distribuye así como las características que van tomando a lo largo de todo el transporte. Las topologías típicas son las siguientes:

Red radial o red en antena

La red radial es aquella que solo tiene alimentación de uno de sus extremos y transmite la energía de forma radial, esta posee un cableado a lo largo de las partes por lo que por lo general no es una de las más económicas. Este es un tipo de red muy simple que puede utilizarse de forma sencilla y pueden colocarse muchas protecciones.

Aunque por ser tan simple no presenta una garantía de servicio, esto puede compensarse con lo que conocemos como órganos de corte de Red, los cuales son dispositivos que se desconectan automáticamente frente a alguna falla por protección, cerrando por completo la línea que falla y volviéndola a conectar cuando las condiciones se normalicen.

Red en bucle abierto

Como esta red entendemos a una red que puede ser alimentado en cualquier punto por dos caminos eléctricos pero sólo uno de estos es efectivo dejando un bucle abierto para que circule a través de él la energía de emergencia. La ventaja de este tipo de redes sería su simplicidad y posibilidad de colocarle fácilmente protección pero además se puede alimentar con facilidad una u otra fuente.

Esto le da la ventaja de que si se le colocan adecuadamente los reconectadores en caso de averías, quedaría sin servicio la zona más pequeña posible. Aunque posee como desventaja la inseguridad que le proporciona que las puntas de la estructura estén dirigidas a tierra, esto podría causar muchos daños a las estructuras más cercanas.

Red mallada

Una red mallada es una de las más utilizadas en interiores e industrias, esta se trata de colocar los interruptores en la misma red para generar que si se produce un cortocircuito puedan cerrar el circuito afectado abriendo los interruptores cercanos para permitir la distribución eléctrica normal hasta el resto de los puntos, sin afectar el funcionamiento de ningún artefacto eléctrico que no pertenezca al circuito de la avería.

La principal ventaja de este tipo de mecanismos es la seguridad que nos ofrece ya que cierra por completo el servicio del cortocircuito o la sobrecarga evitando que se dañen los cables y además su mantenimiento es sumamente sencillo lo que convierte a esta en una de las redes más seguras y económicas del mercado.

Criterios para diseño de redes de distribución

Existen varios criterios a tomar en cuenta a la hora de diseñar las redes de distribución de energía eléctrica para que estas se adapten a la perfección a nuestras necesidades y no pongan en peligro la vida útil de ninguno de los artefactos eléctricos. Lo ideal es que se adapten al criterio económico por completo, posea una regulación adecuada y tenga una excelente corriente para cortocircuitos. A continuación el detalle de los criterios más importantes:

Regulación

La regulación es aquello que se refiere a cuando caen en los transformadores la tensión de los conductores de cierta red. La caída de estas tensiones generalmente terminan por ocasionar que el usuario final o consumidor termine con recibir un valor inferior de tensión al que le corresponde por lo que no es recomendado que existan muchas caídas de tensión.

La regulación se muestra en dos tipos, en la normativa estadounidense y la normativa europea, en la primera toma como referencia la tensión en bornes de la carga y en la segunda toman como referencia la tensión aguas arriba de la carga. Siempre es mayor la tensión calculada con la normativa europea que la estadounidense.

Criterio económico

Como hemos mencionado al principio, es necesario calcular los costes a nivel económico de la electricidad para poder garantizar que esta llega a todos los rincones que se requiere. El principal criterio que manejan es el de elevar la tensión para reducir de esta manera la intensidad recortando los gastos en la compra de demasiados cables, conectores o transformadores.

La energía eléctrica es un servicio público básico con el que todas las personas deberían contar por lo cual es tan importante manejar tanto el criterio económico, el cual es un tema que ha venido estudiando por los gobiernos desde hace muchísimos años a fin de encontrar un punto medio en el que tanto los productores como los consumidores finales puedan obtener ganancias.

Corriente de cortocircuito

Una red de distribución es importante que cuente con corriente de cortocircuitos las cuales solo tendrán como limitación las medidas de oposición que oponga la fuente y la falla que se presente. Es importante que la fuente contenga suficiente potencia de cortocircuito para que la circulación eléctrica sea más efectiva en caso de alguna falla y de esta manera responda inmediatamente con la tensión eléctrica necesaria.

Existen otras corrientes de cortocircuito con la modalidad fase a tierra las cuales además de tener las limitaciones arriba mencionadas también las limita el sistema de puesta a tierra del neutro, este puede ser aislado, produciendo las mínimas corrientes lo cual está recomendado para instalaciones pequeñas pero que requieren que los servicios sigan activos en caso de fallas y la puesta directamente en tierra.

Esta última produce las máximas corrientes pero mínimas sobretensiones lo cual esta recomendados para grandes extensiones generalmente divididas en secciones con dispositivos automáticos o manuales. Esta selección de la falla puede resultar sencilla y beneficiosa pero debemos tener en cuenta que para el uso de estos aparatos se debe dejar sin línea toda la zona de la avería.

Existen muchos otros mecanismos de tratamiento del neutro pero quedará a elección propia del consumidor y del especialista que trate el caso, pero debe siempre prestar mucha atención a esta elección ya que luego será muy difícil cambiar de mecanismo.

Equilibrio entre producción y consumo

La energía eléctrica es un servicio o producto que no puede ser almacenado, a menos que se cuente con una presa hidráulica, por esta razón los operarios de producción eléctrica deben garantizar que exista un equilibrio entre la oferta y la demanda que se mantenga en el tiempo ya que si alguno de estos factores se ven alterados comenzaran a notarse problemas.

En primer lugar, si es más alta la demanda que la oferta podemos notar como la energía se agota y podríamos estar frente a un apagón ya que los alternadores no trabajarían adecuadamente y sincronizados, pero en caso contrario también corremos el riesgo de un apagón ya que los generadores se acelerarían demasiado.

La sobreproducción de electricidad produce altas en las redes lo cual puede causar innumerables problemas. Una alianza entre los países puede ayudar a reducir el riesgo de perder el equilibrio entre la oferta y demanda del mercado de energía así como la creación de programas que tengan como objetivo mantener el equilibrio de las redes locales.

Equipos utilizados en redes de producción

En las redes de producción de la energía eléctrica se utilizan varios equipos con el fin de facilitar el trabajo para todos los implicados, uno de estos equipos son los de transformación, los cuales son los encargados de reducir la tensión del circuito para convertirla en una que sea segura para su transporte a través de cables. También utilizan conductores que es el nombre que se le da a los cables, estos son los que se encargan de conducir la electricidad hasta su punto final.

También utilizan torres eléctricas, las cuales también se conocen como apoyo eléctrico ya que deben servir como apoyo para los conductores eléctricos los cuales pueden ser de alta y baja tensión e incluso sistemas de corriente continua y finalmente los equipos de protección, entre los cuales se encuentra la puesta a tierra y todo el mecanismo o sistema aislador.

Sistema de protecciones

Todo mecanismo de red de transporte y distribución de la energía eléctrica debe contar con un sistema adecuado de protección para proteger toda la línea a través de la cual circula y la integridad de todas las personas que estén involucradas. Una de las partes de los sistemas de protección son los conductores preaislados, los fusibles que son un mecanismo instalado con el fin de que se funda cuando se enfrenta a una intensidad muy alta.

También posee seccionadores en carga los cuales se encarga de separar el circuito de su lugar de procedencia, así como órganos de corte de red, interruptores para detener el flujo de corriente eléctrica y pararrayos, los cuales se utilizan para atraer los rayos protegiendo a las personas. Finalmente se encuentran las protecciones secundarias entre las que podemos mencionar los relés de protección.

Regulación para distribución por países

En muchas ocasiones, utilizan la economía como el proceso regulatorio de muchos países tales como Argentina o Colombia, quienes mantienen medidas y parámetros similares entre ellos solo con el fin de obtener mayores ingresos sin que el coste sea excesivamente alto lo que permite que el servicio llegue a todos los hogares pero que los productores puedan obtener ganancias.

Generalmente para el cálculo de costos aplican la teoría microeconómica centrándose en los mercados internacionales, con este proyecto no aseguran costos fijos, pero si una estabilidad dentro del mercado. Muchos mercados aplican técnicas para darle beneficios a los clientes eficientes que regulen el servicio de manera adecuada y otros que maximizan los excedentes del consumidor ordinario para ganancia del productor.

Colombia

En Colombia los sistemas de transporte y distribución de la energía eléctrica y todo lo relacionado con esta se encuentra regulado por la Comisión de Regulación de Energía y Gas quienes son los que rigen los costos, medidas de utilización, prevención y ahorro de este servicio. Para tener un parámetro de costos han dividido por rango de tensión demandada en cada circuito asignándoles a estos operarios individuales que se encarguen de cada una.

Esta regulación viene desde una regulación en el año 1998 la cual establece el nivel de tensión I a las tensiones inferiores a 1 kV, en el nivel dos las que van desde 1 a 30 kV, en el nivel tres aquellas que van desde 30 kV a 62 kV y en el grupo cuatro las superiores a 62 kV. Aunque posteriormente, en el año 2008, la numero tres se redujo de 30 kV a 57.5 kV y la cuatro a partir de 57.5 kV.

CUPS

Podemos darnos cuenta cual es la distribución eléctrica y la tensión que se maneja a través del CUPS el cual es un código único que sirve para identificar los puntos de suministro de energía. Este se puede observar en la factura o se lo podemos pedir directamente a nuestro proveedor de energía eléctrica. Este tipo de código o serial se inventó para identificar cada uno de los suministros ante la compañía eléctrica.

De esta manera la facturación y detalle de consumo resulta más confiable para el consumidor y se le asignan las tarifas sociales pertinentes. Quien va a leer nuestro consumo y procederá a la facturación es quien nos asignara el código CUPS el cual será permanente y no lo modificaran los cambios que existan en el departamento de lectura.

Comercialización de la electricidad

Luego de la generación, el transporte y distribución de la energía eléctrica, la regulación de las tensiones, llega a la fase final que sería la comercialización, esta última fase si se encarga de fijar los precios que se mostrarán en el mercado.  Es junto a la producción y la transmisión las tres fases más importantes de la energía eléctrica. Existen países como España que poseen más de 200 compañías que se dedican a la comercialización de energía eléctrica.

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