Curso de Redes Electricas

7/28/2019 Curso de Redes Electricas

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Curso de redes electricas

Introduccin

A lo largo de la historia de la humanidad el hombre ha suplido la necesidad de generar electricidad

de diversas maneras. Unas se emplean con mayor frecuencia que otras debido a un sin numero de

consideraciones en distintos campos.

La energa elctrica se genera principalmente utilizando recursos hidrulicos y en otros casos

recursos naturales no renovables. Debido a que estos recursos son utilizados en muchas otras

aplicaciones y teniendo en cuenta que son no renovables el hombre a optado por estudiar y

desarrollar modalidades de generacin de electricidad como alternativa a las utilizadas

tradicionalmente en el mundo entero.

Tipos de Centrales

El proceso de generacin de energa elctrica se basa en la transformacin de un tipo de energa(qumica, mecnica, trmica, luminosa) en energa elctrica. Para dicho proceso detransformacin de energa, se acude a las llamadas centrales elctricas de generacin;Dependiendo de la fuente principal de energa utilizada las centrales generadoras pueden ser:Hidrulicas, trmicas, nucleares, alternativas (elicas, solares, geotrmicas o de biomasa).

Centrales Hidrulicas Centrales Trmoelctricas

Centrales Nucleares

Alternativas Principales Plantas de Generacin de Energa Elctrica - Colombia -

Centrales Hidrulicas

Las centrales hidroelctricas, son aquellas en las que se hace una transformacinconstante de la energa potencial del agua en energa cintica, cuando esta es puesta enmovimiento a travs de canales que la dirigen hacia la turbina, en la cual esta energa setransforma en mecnica debido al movimiento que se produce en las aspas, dicha turbinaa su vez, se encuentra acoplada al eje de un generador en el cual la energa mecnicafinalmente es convertida en energa elctrica.

Las centrales hidroelctricas presentan varias ventajas frente a los dems tipos decentrales, entre las cuales se pueden mencionar su construccin duradera, su fuenterenovable, la poca contaminacin ambiental que produce, el bajo costo de generacin ymantenimiento, as como la rapidez de la puesta en marcha y paro de la turbina

hidrulica. De la misma manera tambin presenta desventajas como el largo tiempo de construccin,

el alto costo de esta y la tardanza en la recaudacin de la inversin, as como laimprevisibilidad de las precipitaciones y la construccin de un sistema de transmisindebido a la ubicacin geogrfica de los embalses lo cual aumenta las prdidas de energay causa Impacto ambiental en los ecosistemas.

TIPOS DE CENTRALES HIDROELCTRICAS :. Central de pasada:

Es el tipo de hidroelctrica en la que no se tiene una presa de acumulacin de agua, esta
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fluye por el caudal del ro hasta la turbina, y al pasar por ella sigue su camino; enocasiones se realiza una pequea represa para que el agua no se pierda porrebosamiento.

Figura 2.1.1. Central de Pasada

Central hidroelctrica con embalse:En este tipo de central se cuenta con una o varias represas, las cuales permiten unaacumulacin de agua para formar lagos artificiales, este tipo de central requiere laconstruccin de grandes barreras de concreto u hormign, por lo tanto, para suimplementacin es necesaria la inversin de grandes cantidades de dinero encomparacin con la central de pasada, pero tiene la ventaja que se puede contar conagua para generar durante todo el ao, aunque el ro que suministra el agua a la presa seseque.

Figura 2.1.2. Central con Embalse

Centrales de bombeo:Esta cuenta con dos tipos de embalse, uno superior y uno inferior, el superior se utilizacomo los dems embalses, el agua se deja caer para permitir el movimiento de la


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turbina, en el momento en que la demanda disminuye se utiliza una moto bomba parahacer que el agua que ha cado al embalse inferior sea llevada al superior para quenuevamente se realice el ciclo productivo.

PARTES DE UNA CENTRAL HIDROELCTRICA :.

Figura 2.1.3. Partes de una central Hidralica La Presa:

Es el lugar en el cual el agua es retenida y almacenada para su posterior utilizacin, enestas construcciones se tienen diferentes niveles, uno bsico y uno de contencin o nivelmnimo para generar energa elctrica.Las presas se pueden clasificar segn el material en que fueron construidas, presas detierra o piedra y en presas de hormign, de estas ultimas las ms comunes son las degravedad, bveda y contrafuertes.

Presas de tierra o piedra:

Este tipo de presas son muy usadas para contener agua, estn construidas en materialesnaturales con poca transformacin como arcilla, arena, grava o roca, debido a que losmateriales no son muy estables es necesario que la anchura de la presa corresponda acuatro o siete veces su altura.

Presas de hormign:Reciben este nombre debido al material en que son construidas.

Presas de Gravedad:Este tipo de presa es muy duradera y no necesita demasiado mantenimiento, la seguridadde esta presa radica en su peso el cual contrarresta el momento de vuelco producido porel almacenamiento de agua, son de forma triangular, su base es ancha y se va reduciendohacia la parte superior, el lado que esta hacia el embalse es casi vertical y cuando laaltura es superior a 20 metros se construye sobre roca por la resistencia del terreno.


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Figura 2.1.4. Partes de una central Hidralica Presas de Bveda:

Este tipo de presa es utilizado en espacios pequeos, el lado que se encuentra hacia elembalse es en forma de arco con el propsito de distribuir la carga hacia los extremos dela presa, para su construccin se utiliza menor cantidad de hormign que en las degravedad.


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Figura 2.1.5. Presa de Bveda Presas de Contrafuerte:

Estas presas constan de una pared inclinada que resiste el agua y unos soportestriangulares que la sostienen, los cuales transfieren la carga del agua a la base, estaspresas utilizan menor cantidad de hormign que las de gravedad, pero en su instalacinnecesitan refuerzos de acero.Son utilizadas en lugares en los que el terreno es poco estable.


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Figura 2.1.6. Presa de Bveda

Los Aliviaderos:Son los elementos que tienen las presas para liberar parte del agua cuando estasobrepasa el nivel bsico, los aliviaderos se pueden encontrar en la parte superior oinferior de la pared principal de la presa, en ambos casos cuenta con compuertas deacero mviles que se accionan en el momento que el agua sobrepase el nivel permitido,una vez el agua a salido se deja caer en una cuenca para prevenir daos en el entorno.

Tomas de Agua:Es una tubera que se instala en la pared anterior de la presa, es la encargada de llevar elagua a la casa de maquinas, esta tubera dispone de una serie de compuertas que regulanel flujo de agua y unas rejillas que previenen el paso de ramas o elementos que puedancausar daos a la turbina.

Chimenea:Es un pozo vertical que se encuentra cercano a las turbinas, es la encargada de brindaruna compensacin en la presin que deben soportar las tomas de agua en el momento enque la carga del generador aumenta o disminuye. En el caso en que la carga delgenerador disminuya el agua encuentra menor resistencia en la chimenea y subir poresta; en caso contrario el agua que se encuentra en la chimenea bajar a las tomasaumentando la presin.

Casa de Mquinas:

Construccin en la cual se ubican el generador, las turbinas, y elementos de regulacin ycomando. Es por este lugar donde las tomas de agua hacen contacto con las aspas paramover la turbina y por consiguiente el rotor del generador, a la entrada de esta tubera seencuentran unas compuertas que se pueden cerrar para que no fluya agua hacia la casade maquinas, en el momento en que sea requerido la realizacin de alguna reparacin omantenimiento.


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TURBINAS HIDRULICAS :.La turbina es una maquina rotativa que convierte la energa de una cada de agua en energamecnica, esta conformada por un rotor con aspas uniformemente distribuidas en su periferia, demanera que el agua produce una fuerza tangencial que impulsa el rotor y lo hace girar, este seencuentra acoplado por medio de un eje al generador.Principalmente se habla de tres tipos de turbinas hidrulicas: Pelton, Francis, Kaplan

Turbina Pelton:La turbina pelton se encuentra ubicada en el interior de una tobera, posee aspas en su rotor enforma de cucharas, por medio de las cuales es impulsado el eje cuando el agua cae a presinsobre ellas, para ser desviada sin choque y as ceder toda su energa cintica.En esta turbina el flujo de agua se controla abriendo y cerrando las boquillas eyectoras, por estascaractersticas es utilizada en grandes saltos comprendidos entre 500 y 2000 metros con caudalespequeos.

Lleve el cursor sobre cada uno de los nmeros, en laanimacin, para ver el nombre de cada una de las

partes de la Turbina Pelton.

:: Animacin 2.1.1.::

Turbina Francis:La caracterstica principal de esta turbina es el cambio de direccin

del agua en 90 grados de la salida con respecto a la entrada, lasaspas de este tipo de turbina son curvas y su rotor se encuentrarodeado de una corona la cual posee una cmara espiral o caracolque regula la entrada de agua.La turbina Francis es utilizada para saltos entre 30 y 500 metros concaudal entre 120 y 400 revoluciones por minuto.

::: Animacin 2.1.2.::

Turbina Kaplan:


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Estas turbinas son utilizadas cuando el agua cae por los elementosdel rotor, sus aspas son mviles para ajustarse a la carga del agua.Son muy tiles en saltos inferiores a 50 metros y caudalessuperiores a 300 rpm.

::: Animacin 2.1.2a.::

DIAGRAMA DE SALTOS Y VELOCIDADES DE LAS TURBINAS HIDRULICAS ::

Pulse cada una de las turbinaspara ver las caractersticas de la misma.


Generacin Hidrulica en Colombia:En el ao 2004 el Sistema Interconectado Nacional present una generacin de energa de48,571.52 GWh, de los cuales el 82.06% (39,856.34 GWh) corresponde a Generacin Hidrulica.

De este porcentaje vale la pena destacar la participacin de las siguientes centraleshidroelctricas: Guavio 16.1%, San Carlos 16.0%, Chivor 11.1%, Paraso Guaca 8.7%, Guatap 8.1%,Guatrn 6.6%, Betania 4.9%, Porce 2 4.4% y otros 24.2%


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Figura 2.1.7. Participacn de las centrales hidrulicas en Colombia para el ao 2004

Centrales Termoelctricas

El proceso de generacin en las centrales termoelctricas, se basa en la combustin de carbn,gas o fuel-oil por medio de quemadores para producir energa calorfica, la cual permite que elagua que circula por ductos ubicados al interior de la caldera, sea convertida en vapor a alta

presin.

Este vapor pasa a travs de la turbina, cuyo cuerpo se encuentra dividido en tres zonasprincipales relacionadas con la presin: alta, media y baja.

El paso del vapor por la turbina ocasiona el movimiento de sus aspas, provocando el giro del ejeen el generador, el cual transforma esta energa mecnica en energa elctrica.

Las centrales termoelctricas presentan una gran ventaja al no depender de las condicionesclimticas para el abastecimiento de su combustible; adems de encontrarse en una etapa decrecimiento tecnolgico en el desarrollo de procesos que permitan obtener mayor cantidad deenerga a menor costo.Sin embargo, este tipo de centrales presenta inconvenientes a nivel ambiental, ya que se generauna gran contaminacin debido a la quema de los combustibles fsiles utilizados en las calderas,dichos combustibles son de origen natural y no renovables por lo cual se pueden presentar

problemas a largo plazo; otro inconveniente que se presenta es el almacenamiento y alto costoque acarrea el transporte de su combustible.TIPOS DE CENTRALES :.Las centrales termoelctricas se pueden clasificar segn el tipo de combustible que se utiliza enlas calderas:Centrales de carbn: Estas utilizan como combustible para sus calderas el carbn, el cual debeser previamente triturado, para luego ser adicionado a la caldera.


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Centrales de fuel-oil: Estas utilizan como combustible un derivado del petrleo, este debe sercalentado para que fluidifique, y as pueda ser inyectado a los quemadores especialmentediseados para el manejo de este tipo de fluidos.Central de gas: Estas utilizan como combustible gas natural, ellas disponen de un quemadorespecial para el manejo de este.Centrales mixtas: En esta central, debido a la variedad de equipos que poseen pueden manejar

cualquier tipo de combustible, fuel-oil, carbn o gas.PARTES DE UNA CENTRAL TERMICA DE CARBON :.Cinta Transportadora:Es un mecanismo automtico que lleva el carbn desde el deposito hasta la tolva.Tolva:La tolva es el primer recipiente que recibe el carbn para ser trasladado hacia el molino.Molino:El molino es el lugar en el cual el carbn es triturado hasta llegar a un tamao de veinte micraspara depositarlo posteriormente en la caldera.Caldera:La caldera es el sitio en el cual el combustible es depositado para realizar su quema, para esteproceso es necesario la utilizacin de quemadores especiales segn el tipo de combustible a

utilizar, carbn, fuel-oil, o gas.En la caldera se efecta un intercambio de calor a travs de cientos de tubos metlicos por loscuales circula agua, que ser convertida en vapor a alta presin cuando los quemadores eleven latemperatura al interior de la caldera, este vapor debe ser deshumificado para evitar erosin enlas aspas que pueda producir el golpe a gran velocidad de gotas de agua existentes en el vapor.Precipitador:El precipitador es el equipo ubicado en la base de la chimenea encargado de filtrar las partculasde los desechos de la combustin por medio de campos electrostticos, para evitar lapropagacin hacia la atmsfera.Chimenea:La chimenea es el conducto a travs del cual es evacuado el humo producido por la combustindel carbn.


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En esta animacin se describe el proceso de Generacin Trmica.Presione en cada una de las etapas para poder ver las partes

involucradas en la misma.


TURBINA :.Las turbinas estn conformadas por boquillas en las cuales circula el vapor a alta presin queviene de la caldera disminuyendo su temperatura; esta presin es llevada a las aspas que debensu movimiento a la velocidad adquirida por el vapor al pasar por las boquillas.La turbina consta de tres cuerpos, de alta, media y baja presin, los cuales estn condicionadosal tamao de las aspas y dimetro del tambor donde a menor presin del vapor mayor longitud ydimetro.Las aspas se encuentran montadas sobre un tambor cuyo centro es atravesado por un eje queconecta la turbina con el generador, los componentes de la turbina se encuentran recubiertos poruna carcaza encargada de mantener el vapor dentro de ella; adems de estar provista desistemas de control y lubricacin.Tipos de Turbinas

Turbina De Accin: En esta turbina las boquillas se encuentran sujetas a la carcaza y dirigidashacia las aspas montadas sobre un tambor conectado al eje; las cuales al recibir el vapor enexpansin adquieren una parte de la energa cintica, lo que produce el movimiento de estasjunto con el eje.Esta turbina permite el aprovechamiento de la expansin del vapor en su totalidad, pues extraede l la mayor parte de su energa interna.

Turbina De Reaccin: Este tipo de turbina utiliza la aceleracin del vapor, mediante dos tipos deaspas, unas fijas y unas mviles, donde la unin de un par de estas acta como boquilla por


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donde pasa el vapor mientras se expande. Una gran diferencia con las turbinas de accin es eltambor, pues en este caso funciona como eje.Condensador:En el condensador se realiza un intercambio de temperatura del vapor que viene de la turbina, elcual pasa por tubos que se encuentran sumergidos en agua fra, convirtindolo en agua que serinyectada nuevamente a la caldera.

Calentador:Es el punto en el cual el agua que sale del condensador es precalentada para ser enviada a lacaldera.Torre de Refrigeracin:La torre de refrigeracin esta compuesta por unas rejillas que pulverizan el agua caliente queproviene del condensador; a medida que el agua choca con estas rejillas es convertida enpequeas gotas. Por la torre circula en forma ascendente una corriente continua de aire fri queproduce la disminucin de temperatura en las gotas de agua.De esta manera el agua con una menor temperatura es enviada a los condensadores por medio deun ciclo cerrado reiniciando el proceso. Cuando se maneja ciclo abierto el agua que proviene dela torre de refrigeracin es depositada a un ro o al mar.Generador:El generador es el que efecta la transformacin de energa mecnica en elctrica.

CICLOS DE UNA CENTRAL TRMICA:.Ciclo Abierto:Para el proceso de produccin de energa elctrica en este ciclo, interfieren los siguienteselementos; CALDERA la cual quema el combustible para convertir el agua que circula por losductos en vapor a alta presin que es enviado a la TURBINA generando movimiento en ella y a lavez en el generador al que se encuentra acoplado, el vapor proveniente de la turbina essuministrado al CONDENSADOR el cual lo enfra para ser enviado al medio ambiente.

Figura 2.1.8. Ciclo Abierto en una Central TrmicaCiclo Cerrado:En el ciclo cerrado intervienen los mismos elementos del ciclo abierto, solo que el aguaresultante de la condensacin es enviada a la caldera para iniciar de nuevo el proceso.


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Figura 2.1.9. Ciclo Cerrado en una Central TrmicaCiclo Combinado:Este ciclo es llevado a cabo mediante la utilizacin de dos tipos de turbina, la primera es unaturbina de gas impulsada por gas natural o fuel oil, produciendo el movimiento de un generador yas la produccin de energa elctrica, por otro lado los gases emitidos por esta turbina sonutilizados en la caldera para calentar agua y convertirla en vapor que ser enviado a una turbinade vapor para hacerla girar junto con el generador acoplado a ella, una vez el vapor atraviesa laturbina es conducido a un condensador que lo transforma en agua para ser llevada a la caldera yreanudar el ciclo.

Figura 2.1.10. Ciclo Combinado en una CentralTrmica


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Centrales NuclearesUna central nuclear es una central termoelctrica en la que se remplaza la caldera por un reactoren el cual se realiza fisino fusin nuclear para producir calor y elevar la temperatura del aguaque se encuentra en su interior, el agua caliente circula por ductos hacia el generador de vapor yregresar al reactor con la ayuda de una bomba, en el generador de vapor se halla agua fraproveniente del condensador, esta se transforma en vapor por la transferencia de calor queocurre entre dicha agua y la tubera con agua caliente que viene del reactor.El vapor producido en el proceso anterior es inyectado a la turbina, pasando por los tres cuerposde ella: alta media y baja presin, a medida que los atraviesa mueve las aspas y el eje acopladoal generador de energa elctrica.El vapor a baja presin que sale de la turbina es llevado al condensador donde es convertidonuevamente en agua para ser retornada al generador de vapor y as reanudar el ciclo.Como los dems tipos de centrales de generacin elctrica las centrales nucleares presentanventajas y desventajas; un aspecto importante en este tipo de central es el alto nivel deseguridad que presenta lo que hace que el riesgo de un accidente sea mnimo. Vale la penadestacar que debido al proceso al que es sometido el combustible, en caso de accidente las

consecuencias seran muy graves, ya que la radioactividad puede provocar diferentes tipos decncer o la muerte.El combustible utilizado en las centrales nucleares es un recurso limitado y sus residuos son muydifciles y costosos de tratar.Las centrales nucleares presentan menor grado de contaminacin atmosfrica que otras centralestrmicas, al igual que la utilizacin de menor cantidad de combustible para producir la mismacantidad de energa elctrica.

Partes de una Central Nuclear:: Animacin 2.1.7.::
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PARTES DE UNA CENTRAL NUCLEAR :.Las centrales nucleares se dividen en tres circuitos, cada uno con una funcin especifica en elproceso de generacin elctrica:CIRCUITO PRIMARIOEn este circuito se convierte el agua en vapor para ser inyectado en la turbina y est conformado

por los siguientes elementos: Reactor Nuclear, Presionador Generador de Vapor, Contencin yEdificio del Anillo Del Reactor.

Reactor nuclear:Es una instalacin diseada para llevar a cabo el proceso defisin o fusinnuclear para generarenerga calorfica y elevar la temperatura de agua almacenada en el, la cual ser conducida algenerador de vapor. Est constituido por varios elementos que permiten mantener altos nivelesde seguridad para controlar los efectos radioactivos generados.Los elementos que conforman un reactor nuclear son:- Blindaje: Es la parte del reactor encargada de mantener dentro de l las radiaciones producidaspor el proceso de fisin o fusin; los materiales utilizados son agua, plomo u hormign.- Combustible: Es el material fisionable encargado de producir calor en el reactor para elproceso de generacin elctrica. El combustible ms empleado como fuente de energa nuclear

es: uranio, plutonio, oxido de uranio. Estos elementos qumicos son recursos no renovables.- Elementos de Control: En la mayora de reactores son barras encargadas de reducir la cantidadde neutrones libres para evitar sobrecalentamiento en el reactor.- Moderador: Es el encargo de disminuir la velocidad de los neutrones producidos en la fisin,para continuar la interaccin con otros tomos y seguir la reaccin en cadena. Los elementosutilizados como moderadores son helio, agua, sodio metlico, grafito y agua pesada (molculaformada de la unin de deuterio con oxigeno).- Reflector: Es un elemento que disminuye la fuga de neutrones, manteniendo la reaccin encadena; estos pueden ser uranio, agua, agua pesada, grafito.- Refrigerante: Es el encargado de disipar el calor en exceso producido por el combustible paraevitar temperaturas que puedan afectar el buen funcionamiento del reactor, como refrigerante sepueden utilizar los siguientes elementos sodio metlico, agua, agua pesada, helio, anhdrido

carbnico.- Vainas: Son dispositivos que encierran el combustible para evitar la fuga de gases generados dela reaccin en cadena, estos estn construidos en aleaciones metlicas de zirconio o aluminio.- Vasija: En ella se encuentra inmerso el reactor impidiendo la salida de material radioactivo, encaso de fisura en las vainas.

Tipos de reactor:Los reactores se clasifican segn la velocidad de los neutrones producidos por la fisinenReactores Rpidos Y Reactores Trmicos.- Reactores Rpidos: Este tipo de reactor no utiliza moderador, por esta razn la velocidad de losneutrones no es controlada, emplea como combustible xido de uranio o uranio y plutonio,refrigerado normalmente en sodio, su caracterstica principal es la produccin de plutonio el cualse puede utilizar como combustible en reactores rpidos o en trmicos.

- Reactores Trmicos: Los reactores de esta clase se dividen segn el tipo de combustible yrefrigerante utilizados en:Reactor de agua a presin (PWR): En este tipo de reactor se utiliza como refrigerante ymoderador agua ligera y como combustible el oxido de uranio; el refrigerante circula a unapresin que no permite que el agua alcance el punto de ebullicin, y as ser enviada al generadorde vapor.Reactor de agua en ebullicin (BWR): Este tipo de reactor utiliza elementos similares al (PWR),pero el refrigerante circula a menor presin lo que hace que el agua alcance el punto deebullicin y parte de esta se convierta en vapor, este es procesado para minimizar la cantidad de
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humedad que pueda contener y finalmente enviarlo a la turbina.Reactor de agua pesada (HWR): En esta clase de reactores el combustible utilizado es el uranio,se emplea agua pesada como moderador y el refrigerante puede ser agua pesada a presin o enebullicin.Reactor de grafito-gas. Esta clase de reactores utilizan grafito como moderador y comorefrigerante dixido de carbono, estos se dividen en dos tipos los (AGR) llamados avanzados engas que emplean el xido de uranio como combustible y los (HTGR) reactores de alta temperaturaen los que el combustible es una mezcla de torio con uranio y el refrigerante utilizado es helio.Reactor de agua en ebullicin (RBMK), Llamados reactores de canales de alta potencia, su funcinprincipal es la elaboracin de plutonio, el combustible utilizado es el uranio, es moderado congrafito y refrigerado en agua.PresionadorEs un dispositivo ubicado entre el reactor y el generador de vapor utilizado en algunos tipos dereactores, su funcin es mantener la presin del refrigerante en un punto determinado paraevitar o conseguir segn sea el caso que el agua alcance el punto de ebullicin.Generador de Vapor:Es un recipiente que contiene agua proveniente del condensador, en ella se encuentra sumergidoun ducto por el cual circula agua caliente desde el reactor, cuando entra en contacto con el aguaalmacenada le transfiere calor convirtiendo parte de esta en vapor para ser enviado a la turbina,el agua que circula por los ductos vuelve al reactor para elevar de nuevo su temperatura yreiniciar el proceso.Contencin:Es una estructura esfrica en acero apoyada en una cimentacin de hormign en la cual seencuentran alojados el reactor, presionador y el generador de vapor.Edificio Del Anillo Del Reactor:Es una estructura en hormign de forma cilndrica con un domo en la parte superior que recubrela contencin y brinda blindaje biolgico.

CIRCUITO SECUNDARIOEste circuito, esta conformado por La Turbina, El Condensador Y El Generador De EnergaElctrica, y se encarga de convertir la energa trmica en energa mecnica y esta en energaelctrica.

El vapor producido en el generador es enviado al condensador a travs de la turbina, en ella seproduce el movimiento de las aspas que se encuentran ubicadas en su eje el cual se hallaacoplado al generador de energa elctrica; el vapor que llega al condensador es convertido enagua que regresa al generador de vapor para reiniciar el ciclo.Turbina:Las turbinas estn conformadas por boquillas en las cuales circula el vapor a alta presin queviene del reactor disminuyendo su temperatura y aumentando su energa cintica; esta presin esllevada a las aspas que deben su movimiento a la velocidad adquirida por el vapor al pasar por lasboquillas.La turbina consta de tres cuerpos, de alta, media y baja presin, los cuales estn condicionadosal tamao de las aspas y dimetro del tambor donde a menor presin del vapor mayor longitud ydimetro.

Las aspas se encuentran montadas sobre un tambor cuyo centro es atravesado por un eje queconecta la turbina con el generador, los componentes de la turbina se encuentran recubiertos poruna carcaza encargada de mantener el vapor dentro de ella; adems de estar provista desistemas de control y lubricacin.Condensador:En el condensador se realiza un intercambio de temperatura del vapor que viene de la turbina, elcual pasa por tubos que se encuentran sumergidos en agua fra, convirtindolo en agua que serinyectada nuevamente al generador de vapor.


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Generador de Energa Elctrica:El generador es el que efecta la transformacin de energa mecnica en elctrica.

Desplace el cursor sobre cada circuito y haga clic en lpara ver cada una de sus partes.


CIRCUITO DE REFRIGERACION

La funcin principal de este circuito es mantener la circulacin constante de agua fra por elcondensador para que este pueda transformar el vapor (que sale de la turbina) en agua, que esreenviada al generador de vapor y reiniciar el ciclo.El circuito de refrigeracin bsico esta conformado por ductos que conducen agua a elevadatemperatura del condensador a las dos torres de refrigeracin en donde se reduce la temperaturadel agua y se evacua el vapor generado por el choque de agua caliente con la corriente de aireque circula en forma ascendente por ellas; un ducto expulsa agua de las torres hacia un ro y elagua refrigerada es conducida a los condensadores para continuar con el ciclo. Otro ducto tomaagua de una fuente externa (ro, lago, mar) para reemplazar el agua evaporada por las torres y laexpulsada. Para elevar agua del ro y enviarla de las torres al condensador se emplean bombas deimpulsin.

Centrales Alternativas

Las centrales de energas alternativas comprenden las centrales SOLARES las cuales utilizan laradiacin solar, las EOLICAS que aprovechan las masas de aire, la BIOMASA en la cual se trabajacon materia orgnica procesada, la GEOTERMICA que utiliza como fuente de energa el calor que

se encuentra en el interior de la tierra y la MAREOMOTRIZ que emplea mareas.

Centrales AlternativasSolar


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El efecto de la radiacin solar sobre la tierra puede ser utilizada para generar energa mediantela aplicacin de diversos principios fsicos, uno de ellos es la va trmica en la que la radiacindel sol es concentrada para generar calor. El otro es la conversin directa de la radiacin solar enenerga elctrica mediante la utilizacin de celdas fotovoltaicas, esta clase de conversin esconocida como fotovoltaica.

Figura 2.1.11. Central Solar

Conversin TrmicaLa conversin trmica consiste en concentrar la radiacin solar en sus tres niveles: alta, media ybaja temperatura para generar calor.

La energa solar de baja temperatura es utilizada en el hogar para el calentamiento de agua,climatizacin o invernaderos y la temperatura media y alta son empleadas para la generacin deenerga elctrica.La conversin en baja temperatura se puede realizar acondicionando la arquitectura de laedificacin con grandes ventanales, claraboyas o cpulas, este tipo de conversin es la llamadaarquitectura solar.Otra manera de concentrar las radiaciones solares es con elementos externos como los colectorescuya funcin es la de recibir mayor cantidad de radiaciones y enfocarlas a un fluido para elevarsu temperatura. Existen varios tipos de colectores solares: planos, de concentracin, al vaco y

helistatos.Colectores Planos: Estos colectores estn constituidos por una serie de canales o tubos por losque circula agua o algn refrigerante similar, esta tubera se encuentra en contacto con unalamina plana de cobre o acero inoxidable que se encarga de absorber las radiaciones solares paraconvertirlas en calor, esta lamina se encuentra recubierta por un material especial que permiteuna mayor absorcin de radiaciones, para minimizar las perdidas de calor esta lmina cuenta conuna pelcula de cristal o plstico en la cara superior que acta como invernadero y en la caraposterior un aislamiento trmico.


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Figura 2.1.12. Colector PlanoColectores de Concentracin: Esta clase de colector es empleado en temperatura media, cuentacon un receptor de rea pequea que concentra las radiaciones recibidas por el captador, elreceptor debido a su tamao puede ser fabricado en un material que absorba mas radiacin quelos colectores planos, aunque tambin presenta una desventaja frente a estos y es la necesidadde un sistema de seguimiento solar que le permita estar en la mejor posicin para recibir losrayos del sol ya que no logran concentrar la radiacin solar dispersa.Esta clase de colectores por la concentracin de radiacin solar que realizan pueden alcanzartemperaturas de hasta 300C, con la cual pueden producir vapor a alta temperatura que serinyectado a una turbina para generar energa elctrica.

Figura 2.1.13. Colector de Concentracin


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Helistatos: Estos colectores estn compuestos por placas cubiertas de espejos, poseen unsistema de seguimiento solar para atraer en forma continua las radiaciones solares, estas sonemitidas a un receptor comnmente situado en una torre, por lo que son llamadas centralessolares de tipo torre central.Conversin FotovoltaicaLa conversin fotovoltaica se produce cuando las radiaciones solares inciden sobre paneles

formados por placas de silicio o arseniuro de galio en estado cristalino, las cuales transforman laenerga solar en elctrica mediante la excitacin de sus electrones.La energa elctrica por conversin fotovoltaica no tiene incidencia en el medio ambiente y sepuede utilizar en lugares distantes a redes de transmisin o distribucin, una desventaja quepresenta es el efecto visual y el gran espacio que necesita para su instalacin, adems del altocosto de las clulas fotovoltaicas.El sistema genera tensiones de 12, 24 o 48 voltios y consta de un mecanismo de control yregulacin, un acumulador de energa y un convertidor de corriente directa en alterna.

Figura 2.1.14. Conversin Fotovoltaica

Elica

La energa elica es aquella que utiliza el viento para producir energa mecnica o energaelctrica. A continuacin se explicar el proceso para el segundo caso.El proceso de generacin de energa elctrica es llevado a cabo por un aerogenerador, el cualesta conformado por los siguientes elementos: Las aspas su funcin es capturar el viento ytransferir la potencia al buje que se encuentra acoplado al eje de baja velocidad delaerogenerador el cual conecta al multiplicador que aumenta la velocidad de giro, este a su vez seencuentra unido al eje de alta velocidad el cual cuenta con dos frenos el primero esaerodinmico que entra en funcionamiento cuando la velocidad del viento supera los 100 Km/h yuno de disco que se acciona cuando el primero falla o para realizar mantenimientos. El generadorcuenta con una unidad de refrigeracin que contiene un ventilador para enfriarlo y uncontrolador electrnico para monitorear el funcionamiento del aerogenerador y el mecanismo deorientacin compuesto por el anemmetro y la veleta, en caso de falla detiene el aerogeneradory enva un mensaje al encargado. En la Gndola se encuentran alojados el multiplicador, el ejede alta velocidad, el generador, la unidad de refrigeracin y el controlador.


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El aerogenerador se encuentra sobre una torre de 40 a 60 metros de altura, pueden ser tubularesy en su interior contar con escaleras para el acceso del personal en caso de mantenimiento.Los aerogeneradores se pueden encontrar en posicin vertical u horizontal y disponer de una atres aspas, entra en ptimo funcionamiento para el proceso de generacin elctrica cuando elviento alcanza una velocidad superior a los 19 Km/h. y registra su mejor rendimiento con rangosde velocidad entre 40 y 48 Km/h, y su funcionamiento es intil con velocidades superiores a los

100 Km/h.La energa elica presenta ventajas destacables debido a que no presenta niveles decontaminacin atmosfrica, utiliza como fuente energtica un recurso renovable, y los precios deenerga elctrica son competitivos con respecto a otras formas de generacin. Son ideales enzonas aisladas en donde otros recursos energticos son escasos e inclusive nulos.Los aerogeneradores se instalan bsicamente en dos casos: cuando no existe una red elctrica yse desea alimentar una carga elctrica relativamente pequea, en este caso la cantidad deaerogeneradores es mnima. El otro tipo de instalacin es ms complejo debido a que esempleado cuando la carga es alta o debe estar acoplado a una red elctrica. De esta manera seemplean varios aerogeneradores, segn la necesidad, formando as un parque elico o granja deviento.Un aerogenerador produce potencias entre los 100 y 400 Kw. Cuando se forma un parque elico selogra alcanzar potencias de unos 1120 Mw.

Los escasos inconvenientes con la energa elica radican en la necesidad de zonas geogrficas convientos constantes y moderados. En muchos casos se emplean acumuladores para mantener elflujo elctrico sostenido, aunque la velocidad del viento sea inferior a la requerida. Tambinexisten algunos inconvenientes de ubicacin cuando se instalan parques elicos debido al radio,del eje al extremo de las aspas, con medidas de hasta 30 m. Sin embargo, la energa elica esuna gran alternativa que da a da desarrolla una mayor importancia a nivel mundial.

Figura 2.1.15. Conversin Fotovoltaica


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La energa geotrmica es la obtenida del calor producido entre la corteza y el manto superior dela tierra, provocado en mayor medida por desintegracin de elementos radioactivos, dicho calorse transfiere a la superficie terrestre de manera natural en manantiales calientes, giseres ofumarolas y de forma violenta en vulcanismo o terremotos. En ocasiones este calor es extradoartificialmente para ser utilizado en procesos de generacin de energa elctrica, calefaccin osecado industrial.

La energa geotrmica se utiliz para generacin de electricidad en Toscana (Italia) en el ao1904, este proceso se puede realizar de dos maneras una consiste en la excavacin del subsuelohasta perforar rocas secas y calientes y all inyectar agua fra por una tubera que al contacto conellas se convierte en vapor el cual fluye por otro ducto a la superficie.Otra manera es la perforacin de aproximadamente 3000 m bajo el nivel del mar para encontrarreservas de vapor, el cual es purificado en la boca del pozo para ser transportado por tubos hastalas turbinas.

Figura 2.1.17. EnergaGeotrmica

La energa geotrmica se puede clasificar en alta, media, baja y muy baja temperatura.

Energa Geotrmica en Alta Temperatura:Esta energa se presenta en zonas volcnicas, lmites de placas litosfricas, dorsales ocenicas,donde es posible encontrar un campo geotrmico el cual esta compuesto por depsitos de aguacon temperaturas de 150 y 400C, rocas quebrantadas por las que se pueda realizar la circulacin

de un fluido y un techo de rocas impermeables.Para generar vapor se realizan dos perforaciones una por donde se inyecta agua fra y otra por laque se extrae vapor que es inyectado a las turbinas.

Energa Geotrmica en Media Temperatura:La nica diferencia que presenta con la energa geotrmica en alta temperatura radica en losdepsitos ya que en estos el agua se encuentra entre 70 y 150C por lo que es necesario lautilizacin de fluidos que logren su evaporacin a estos niveles de temperatura.


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Energa Geotrmica de Baja Temperatura:Esta energa se presenta en cuencas sedimentarias, en las cuales el agua se encuentra atemperaturas de 60 a 80C, este tipo de energa es utilizada para calefaccin de viviendas.

Energa Geotrmica de muy Baja Temperatura:

El agua se encuentra en temperaturas de 20 y 60C, este tipo de energa es empleada en elcalentamiento de invernaderos, con esta caracterstica ya no es posible la utilizacin parageneracin de electricidad con un rendimiento aceptable.

MareomotrizLa energa mareomotriz es la que utiliza como fuente energtica las mareas, las olas, la corrientey el gradiente de temperatura del mar para generar electricidad. Este tipo de centrales tiene unavida til prcticamente ilimitada con un bajo costo de mantenimiento, ocasiona pocacontaminacin ambiental y su funcionamiento no depende de las condiciones climticas, aunquetambin presentan desventajas como la gran inversin inicial para su construccin, el impactovisual que causan sus instalaciones, as como el efecto negativo que ocasiona en algunos casos ala flora y fauna, su ubicacin geogrfica esta ligada a la amplitud de las mareas que debe superarlos cuatro metros de altura para que sea efectiva.La generacin de energa elctrica por aprovechamiento de las mareas originadas por elmovimiento de la luna alrededor de la tierra, se realiza con la utilizacin de un dique el cualLas mareas son el movimiento regular del agua del mar debido al aumento en su nivel, a causa dela fuerza gravitacional que ejerce la luna y sol sobre la tierra. Para la utilizacin de las mareas enel proceso de generacin de energa elctrica, es necesario la construccin de un dique o barrerapara formar un embalse, en el dique se encuentran alojadas las turbinas, los generadores y lascompuertas, las cuales se abren cuando la marea sube para permitir el paso de agua del marhacia el embalse pasando por la turbina hasta igualar el nivel del mar, produciendo movimientoen la turbina y en el generador acoplado a ella; luego cuando la marea baja las compuertas subende nuevo para que el agua almacenada regrese al mar atravesando la turbina en sentido contrarioal inicial, produciendo con su paso movimiento en la turbina y en el generador.

Figura 2.1.18. Energa de las Mareas


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Las olas son ondulaciones de la superficie del agua del mar producidas por rfagas de viento, unade sus aplicaciones en la generacin de electricidad consiste en mover una turbina ubicada en elextremo de un tubo hueco de hormign que contiene aire que se comprime y expande cuando lasolas del mar entran por la parte inferior del tubo.

Energa Mareomotriz:: Animacin 2.1.9.::

2.2 lineas de transmision

Tipos de estructuras

Las estructuras son los elementos de soporte de conductores y aisladores de las lneas de altatensin, se pueden clasificar segn su funcin en: Torres de suspensin, Torres de retensin.Torres de suspensin:


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En este tipo de torre los conductores se encuentransuspendidos de las mensulas mediante cadenas deaisladores, estn diseadas para soportar el peso delos conductores y la accin del viento sobre ellos ysobre la misma torre.

Figura 2.2.1. Torre de suspensin Torres de retencin:Las torres de retencin se clasifica en tres clases:

Terminal:Esta clase de torre se encuentra en el inicio ofinal de una lnea, estn diseadas para soportarla tensin ejercida por los conductores ubicadosde manera perpendicular a las mensulas, raznpor la cual es el tipo de torre ms robusta.Angular:Las torres tipo angular son utilizadas cuando haycambio de direccin en la lnea, soporta latensin de los conductores producida por elcambio de direccin.

Figura 2.2.2. Torre de Retencin


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Rompetramos:

Este tipo de estructura es utilizada en las lneas detransmisin para evitar la cada en cascada (domino) de lastorres de suspensin y para facilitar el tendido de lneasrectas extensas, se clasifican segn la manera de soportarla tensin producida por los conductores en:

Figura 2.2.3. Torre Rompetramos

Autoportantes: Son vigas incrustadas en el suelo, lascuales transmiten la tensin de los conductores a lascimentaciones; estas estructuras pueden ser rgidas oflexibles, las primeras no sufren deformaciones enpresencia de esfuerzos irregulares son fabricadas enacero o en hormign y las flexibles son postesmetlicos que sufren deformacin en caso de estosesfuerzos.

Figura 2.2.4. Torre Autoportantes


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Arriendadas: Son estructuras flexibles que transmitenla tensin de los conductores a las cimentaciones.

Figura 2.2.5. Torre Arriendadas

2.3. Redes de distribucin.

Niveles de Tensin

Para la etapa de distribucin de energa elctrica se deben cumplir normas establecidas por las

empresas prestadoras de este servicio; actualmente en Colombia, en zonas con alturas superiores

a 1.000msnm las subestaciones manejan las siguientes relaciones de transformacin: 230/34,5kV

115/34,5kV 115/11,4kV 115/34,5kV 34,5/11,4kV 34,5/13,2kV y en zonas con alturas inferiores a

1.000msnm se manejan relaciones de transformacin: 230-34,5kV 115-34,5kV 115-11,4 kV 115-

34,5-11,4,kV 34,5-13,2 kV 34,5-11,4 kV.

Topologas de construccinLas redes de distribucin de energa elctrica en Colombia emplean los dos tipos principales detopologas en redes de distribucin del mundo: El modelo americano y El modelo europeo.Modelo americano:Consiste en un sistema de cuatro hilos multiaterrizado, tres fases y neutro el cual es comn

encontrar conectado a los bajantes de los pararrayos, al tanque de los transformadores, a laspuestas a tierra de los cables de guarda e interconectado al neutro del secundario deltransformador.En este modelo el neutro se encuentra aterrizado en intervalos frecuentes.


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Figura 2.3.1. Modelo Americano

Este modelo permite la instalacin de transformadores monofsicos, necesarios para cargasresidenciales y de esta manera evitar la conexin fraudulenta de usuarios industriales registradoscomo residenciales con cargas importantes, as como la conexin de los DST directamente altransformador.

Modelo europeo:Consiste en sistema de tres hilos, las tres fases uniaterrizado, es decir el neutro se encuentraaterrizado directamente en el transformador de la subestacin y no en el recorrido de toda lalnea como en el sistema americano.En el modelo europeo se presentan ms sobretensiones temporales que en el modelo americano,razn por la cual la tensin nominal de los DST es mayor cuando se emplea el modelo europeo;los DST son instalados entre fase y tierra.

Figura 2.3.2. Modelo Europeo

TOPOLOGA DE LOS CIRCUITOS PRIMARIOS DE LAS REDES DE DISTRIBUCIN ::.


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Los circuitos primarios son los que recorren los sectores urbanos y rurales del pas parasuministrar potencia a los transformadores de distribucin a tensiones como 13,2 y 11,4 kV entreotros, estos circuidos se pueden encontrar en un sistema radial o en un sistema enmallado.Sistema Radial:En el sistema radial la corriente elctrica circula en una sola direccin, razn por la cualpresenta una baja confiabilidad, en la actualidad es el ms empleado.

A continuacin se presenta un sistema radial tpico:

Figura 2.3.3. Sistema Radial

Sistema Enmallado:El sistema enmallado consiste en el recorrido del circuito primario desde el barraje de bajatensin de la subestacin, pasando por toda el rea de servicio y retornando al barraje, estaconformado por un seccionador de cierre, aunque la red funciona con el seccionadornormalmente cerrado o normalmente abierto, con el fin de crear dos vas paralelas o un anilloabierto entre la subestacin y la carga, lo cual ofrece mayor confiabilidad al sistema.A continuacin se presenta un sistema enmallado tpico:


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Figura 2.3.4. Sistema Enmallado Este sistema brinda la posibilidad de tener alimentadores interconectados energizados desdevarias subestaciones.

Figura 2.3.5. Sistema Enmallado - Energizado desde varias subestaciones


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ESTRUCTURAS DE DISTRIBUCION EN ZONAS URBANAS ::.Red Abierta:Son las redes utilizadas en los circuitos de media y baja tensin, existen diversos tipos deestructuras empleadas por operadores de red, a continuacin se presentan algunas de estas.

Estructura circuito tipo Bandera

Figura 2.3.6. Estructura tipo Bandera

Estructura circuito tipo Bandera en ngulo

Figura 2.3.7. Estructura tipo Bandera en ngulo

Estructura de Final de circuito

Figura 2.3.8. Estructura de Final de circuito

Estructura Tangencial

Figura 2.3.9. Estructura Tangencial

Estructura Tangencial en ngulo


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Figura 2.3.10. Estructura Tangencial en ngulo

Red Trenzada:Este tipo de red es el empleadoen las redes de baja y mediatensin, sus conductores estndiseados para impedir el fraudeya que tienen la fase en elexterior y el neutro esconcntrico.

Figura 2.3.11. Red Trenzada -

Cambio de Sentido

Figura 2.3.12. Red Trenzada -

Final de Circuito

2.4. Subestaciones de potencia.

Funcin

Una subestacin de potencia es un conjunto de equipos de transformacin con sus respectivas

protecciones, que permiten cambiar parmetros elctricos como tensin, corriente y frecuencia,

con el fin de permitir el flujo de energa elctrica en un determinado sistema de potencia. Reciben

el nombre de subestaciones de potencia debido a las potencias que manejan, que pueden ser del

orden de decenas de MVA. Su diseo y configuracin esta orientado por criterios comoflexibilidad, confiabilidad y seguridad.

A continuacin se describirn los criterios de diseo:

Flexibilidad: Este criterio hace nfasis en la propiedad que permite a la subestacin adecuarse a

la variabilidad de un sistema de potencia por mantenimientos o condiciones operativas.

Confiabilidad: Bajo este criterio se busca medir la capacidad de una subestacin para

mantenerse en servicio en el momento de presentarse alguna falla o mantenimiento en sus

equipos, o tras realizar una accin interna, tal como una conmutacin de los seccionadores o

mientras se repara una falla.

Seguridad: Este criterio mide la propiedad de la subestacin para ofrecer servicio continuo a

pesar de la presencia de fallas en alguno de los equipos.

Tipos de subestaciones


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Las subestaciones de potencia se pueden clasificar en tres grandes grupos, subestaciones de

generacin, subestaciones de transformacin y subestaciones de maniobra.

Subestacin de Generacin: Es aquella que funciona como patio de conexiones para una central

generadora, es decir, es un conjunto de equipos con igual nivel de tensin, localizados en la misma

zona, a partir de los cuales la subestacin de generacin realiza la elevacin del nivel de tensin degeneracin a un nivel de tensin apto para transporte de energa elctrica en considerables

distancias.

La prioridad principal en una subestacin de generacin es la confiabilidad, mientras que la

flexibilidad y seguridad van de acuerdo a la importancia y ubicacin de la subestacin en el

sistema de potencia.

Subestacin de Transformacin: Es una subestacin en la cual se realiza cambio en el nivel de

tensin de entrada, puede ser elevadora o reductora segn la funcin que cumpla.

Subestacin de Maniobra: Es la subestacin en la que se interconectan varios sistemas y de la cual

se distribuye energa elctrica a otras subestaciones o a otros sistemas, por esto lo mas

importante es la flexibilidad de la subestacin, la seguridad y la confiabilidad depende de la

importancia que ejerza la subestacin en el sistema de potencia.

Equipos de las subestacionesUna subestacin de potencia est conformada por tres grandes partes:

Casa de control: Es el lugar en el que se encuentran alojados los tableros de control y medida,el tablero de protecciones, el de servicios auxiliares, el tablero de comunicaciones, el tablero delos medidores de energa, los cargadores, las bateras e inversores.

El patio de transformadores: El patio de transformadores es la zona de la subestacin en laque se encuentran los transformadores de potencia con sus accesorios.Patio de conexiones: En el patio de conexiones se encuentran agrupados los interruptores,seccionadores, transformadores de corriente y de potencial, los descargadores de sobretensin ylas trampas de onda, entre otros.

TRANSFORMADOR DE POTENCIA ::.El transformador de potencia es la parte primordial de una subestacin de potencia, es el equipoencargado de transferir energa elctrica de un circuito a otro, en la mayora de los casos conniveles de tensin diferentes, su potencia nominal es superior a 500 kVA, el transformador cuentacon accesorios necesarios para su operacin y mantenimiento, entre estos se encuentran:- Tanque conservador: Es un tanque ubicado sobre el principal el cual recibe el aceite cuandohay cambio de temperatura por aumentos de carga.- Boquillas: Son los aisladores que se encuentran en la tapa del transformador, son los quecomunican los terminales de baja y alta tensin del transformador con el exterior.- Vlvulas: Son las unidades por las cuales se inyecta o extrae el aceite del transformador para sumantenimiento.


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- Tablero: Es el compartimiento en el que se ubican los controles y protecciones de losventiladores, de los motores de las bombas de aceite, entre otros.- Conectores a tierra: Son los elementos que unen el tanque del transformador con la malla depuesta a tierra.- Placa caracterstica: En ella se encuentran consignados los datos ms importantes deltransformador como tensin nominal primaria y secundaria, su potencia nominal, diagrama de

conexiones, frecuencia, nmero de serie y datos de fabricacin, entre otros.

Figura 2.4.1. Transformador de Potencia

INTERRUPTOR DE POTENCIA ::.

El interruptor de potencia es el equipo encargado de proteger las lneas, equipos y/o circuitos enlos cuales se realicen maniobras o mantenimiento, de corrientes de falla, la conexin odesconexin realizada por el interruptor es realizada en un tiempo corto para evitar para noafectar el sincronismo del sistema.


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Figura 2.4.2. Interruptor

El interruptor de potencia se clasifica segn el medio de extincin del arco elctrico (corrienteque surge entre los contactos del interruptor en el momento que se separan) en: interruptores deaire, interruptores de aceite e interruptores de gas (SF6), cuentan con un deposito (cmara deextincin) en el cual se encuentra el elemento empleado para la extincin, el interruptor puedeser de cmara simple o cmara doble.El tiempo de desconexin del interruptor despus de detectada la falla segn resolucin CREG025 de 1995 no puede exceder los 80ms en 500kV, 100ms para 220 kV y 120ms para tensionesmenores a 220 kV.

- Interruptor de Aire:El interruptor de aire como su nombre lo indica emplea una fuerte corriente de aire para apagarel arco elctrico producido en el momento de la separacin de sus contactos, dicho aire seencuentra comprimido en una cmara de extincin, lo que representa una desventaja para estetipo de interruptores debido a la inversin y necesidad de mantenimiento de esta cmara ya quees necesario contar con aire limpio y adecuado para la extincin.Los interruptores de aire son utilizados en circuitos que manejan tensiones entre 150 y 400kV.- Interruptor de Aceite:En el interruptor de aceite la cmara de extincin esta ocupada por aceite, existen interruptoresde gran volumen de aceite que se emplean en tensiones menores a 115 kV e interruptores depequeo volumen de aceite los cuales son utilizados en tensiones inferiores a 1000kV.- Interruptor de Gas SF6:El interruptor de gas emplea el hexafluoruro de azufre en estado gaseoso para la extincin delarco elctrico, en la actualidad es el ms utilizado en circuitos que manejan tensiones entre 230y 1100kV, por su tamao, peso liviano, extincin rpida del arco elctrico, requieren de pocomantenimiento, adems de no producir corrosin en las partes que se encuentran en contactocon l, aunque entre los diferentes tipos de interruptores este es el ms costoso.El interruptor de potencia presenta bsicamente tres mecanismos de operacin:Neumtico: Emplea el aire a presin para separar sus contactos en caso de falla, una de lasdesventajas de este tipo de mecanismo es la necesidad de un mantenimiento frecuente.Resorte: Como su nombre lo indica los resortes son utilizados en el interruptor para separar loscontactos.Hidrulico: En este mecanismo se aprovecha la presin del aceite para accionar el interruptor.


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Figura 2.4.3. Cortacircuitos de 15kV 100A

SECCIONADOR ::.Un seccionador es un elemento mecnico de apertura de mltiples funciones entre las cuales sedestacan: Poner fuera de servicio equipos como interruptores, transformadores, generadores o lneas parasu respectivo mantenimiento. En caso de falla en un equipo o lnea, el seccionador es utilizado para realizar un by-pass quepermita la prestacin continua del servicio. Aterrizar lneas de transmisin, barrajes, bancos de transformadores o bancos de condensadoresen el momento de su mantenimiento. Abrir o se cerrar circuitos bajo carga, generadores, reactores o capacitores. Aterrizar los equipos energizados de una subestacin en caso de fallas que no son fcilmentemaniobrables.

Los seccionadores se pueden clasificar de acuerdo al medio de activacin y de acuerdo a suoperacin.El seccionador puede ser activado de manera manual, por medio de una prtiga o por mediomotorizado (grupo motor-compresor y transmisin neumtica, grupo motor-bomba y transmisinhidrulica, motor elctrico por reduccin).Adems para la seleccin de un seccionador esimportante conocer si su operacin va a realizarse sin carga o bajo carga; en este caso, este debecontar una cmara apaga chispas.


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Figura 2.4.6. Seccionador de Apertura Vertical

Figura 2.4.7. Seccionador de Apertura Vertical Invertido


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Figura 2.4.8. Seccionador de Doble Apertura

Figura 2.4.9. Seccionador Pantografo


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Figura 2.4.10. Seccionador Semipantografo Horizontal

TRANSFORMADORES DE CORRIENTE (TC) ::.Un transformador de corriente es un instrumento que reduce la corriente elctrica de una

red a valores manejables no peligrosos para la utilizacin de equipos de medida, puede serinstalado a la intemperie o en interiores. Su funcin principal es alimentar equipos de

medida, proteccin y control como contadores, voltmetros y ampermetros.

El devanado primario del transformador de corriente se conecta en serie con el circuito alque se desea hacer la medicin y el devanado secundario a los equipos de medida.

Los transformadores de corriente se pueden clasificar de acuerdo a su construccin y a su

conexin elctrica.

Figura 2.4.11. Transformador de Corriente

Segn su construccin existen diferentes tipos de transformadores de corriente, los

principales son:


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Tipo Devanado: es aquel que tiene su ncleo recubierto por el devanado primario. Tipo Barra: es aquel en el que el devanado primario es un conductor tipo barra yatraviesa la ventana del ncleo.

Tipo Ventana: es aquel que carece de devanado primario y el devanado secundario estarecubriendo el ncleo, el cual posee una abertura atravesada por un conductor que forma el

circuito primario.

Segn su conexin elctrica, existen diferentes tipos de transformadores de corriente, los

principales son:

Primario Simple: Es aquel transformador que posee un nico devanado primario. Primario Serie-Paralelo: Es aquel transformador cuyo devanado primario esta divididoen dos secciones iguales y la conexin entre ellos se puede realizar en serie o en paralelo

para variar la capacidad de corriente. Secundario Mltiple: Es aquel cuyo devanado secundario tiene varias derivaciones(Taps) que permiten manejar diferentes niveles de corriente.

Valores Normalizados para Transformadores de Corriente

SIMPLE RELACIN DETRANSFORMACIN

(Corriente nominal primaria A)

DOBLE RELACIN DETRANSFORMACIN

(Corriente nominal primaria A)5 150 2*5 2*10010 200 2*10 2*15015 300 2*15 2*200

20 400 2*25 2*30025 600 2*50 2*40030 800 2*75 2*60040 120050 150075 2000100 3000

Tabla 2.4.1. Valores Normalizados para Transformadores de Corriente*Clases de Precisin

CLASE APLICACIN0.1 Calibracin y medida de laboratorio

0.2-0.3

Medidas de laboratorio y alimentacin de vatmetros para alimentadores de

potencia.0.5-0.6

Alimentacin de vatmetros para factorizacin en circuiros de distribucin yvatmetros industriales

1.2Ampermetros y fasmetros indicadores y registradores, vatimetros

indicadores industriales y registradores, protecciones diferenciales, rels deimpedancia y de distancia

3-5 Protecciones en general (rels de sobrecorriente)Tabla 2.4.2. Clases de Presicin. *Error mximo porcentual que el trasformador permite introducir

en la medicin de potencia.


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TRANSFORMADORES DE POTENCIAL (TP) ::.Un transformador de potencial es un instrumento que reduce el nivel de tensin de una red avalores manejables no peligrosos para la utilizacin de equipos de medida, puede ser instalado ala intemperie o en interiores. Su funcin principal es alimentar equipos de medida, proteccin y

control como contadores, voltmetros y ampermetros.El devanado primario del transformador de potencial, a diferencia del transformador decorriente, se conecta en paralelo con el circuito al que se desea hacer la medicin y el devanadosecundario a los equipos de medida.Los transformadores de potencial generalmente son instalados en interiores cuando se van amanejar tensiones inferiores a 60 kV; estos transformadores son fabricados principalmente porrecubrimiento de porcelana y aislamiento en aceite o en resina sinttica. Los equipos diseadospara uso exterior son fabricados con un aislamiento porcelana-aceite.La conexin de los transformadores de potencial va de acuerdo a su lugar de instalacin. Al serinstalados en redes de baja y media tensin, su conexin debe ser entre fases, pero si soninstalados en subestaciones exteriores su conexin deber ser fase-tierra, razn por la cual sehace necesario emplear tres transformadores monofsicos conectados en estrella.Otra aplicacin importante de la conexin fase-tierra se da cuando la potencia activa (VA)

suministrada por dos transformadores de potencial no es suficiente o cuando se van a tomarmedidas de tensin y potencia con control a cada una de las fases.DESCARGADORES DE SOBRETENSION (DST) ::.El descargador de sobretensin es el dispositivo encargado de proteger el transformador desobretensiones externas que surgen por descargas atmosfricas con un impulso de 1,2/50mseg olas sobretensiones por maniobra presentadas con la operacin de los interruptores de potenciacon un impulso de 250/2.500mseg; el DST limita la tensin que llega a los bornes deltransformador enviando a tierra la sobretensin, se conecta en paralelo con el equipo a protegery entra en funcionamiento cuando se aplica en l una tensin superior a la nominal e inferior a latensin que soporta el equipo que se est protegiendo.

Figura 2.4.12. Descargador de Sobretensin

Algunas caractersticas elctricas que maneja un DST son las siguientes:


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Tensin Nominal: es el valor mximo de tensin a frecuencia nominal que se puede aplicar alDST para que opere eficientemente y cumpla con los parmetros de diseo. Las tensionesnormalizadas de los Descargadores de Sobretensin de ZnO segn la norma IEC 99-3 son lossiguientes:

Tabla 2.4.3. Tensiones normalizadas para DSTde ZnOTensin mxima de operacin en rgimen continuo (MCOV): hace referencia al valor mximo detensin en el cual el DST opera continuamente.Frecuencia Nominal: Es la frecuencia de trabajo para la cual se diseo el DST.

Corriente de descarga de un pararrayo: Es la corriente que pasa por el DST en un impulso.Corriente de descarga nominal de un DST: Es el valor pico de la corriente de descarga en unimpulso de 8X20 s.Corriente continua de un DST: Es la corriente que circula por el DST cuando se aplica entre susterminales la tensin de operacin.Tensin residual de un DST: Es el valor pico de la tensin que hay en los terminales del DST en elmomento que circula por l la corriente de una descarga, la norma IEC 99-3 establece lossiguientes rangos de tensin residual mxima para DST de 10.000 y 20.000A.

Tabla 2.4.4. Tension residual para DST de 10 y 20 kANivel de proteccin a descargas atmosfricas de un DST: Es el valor mximo de la tensinresidual para la corriente nominal de descarga.Nivel de proteccin a maniobras de un DST: Es el valor mximo de la tensin residual para elimpulso de corriente de maniobra.BIL (Nivel bsico de aislamiento ante impulsos tipo rayo): Es el valor pico de la tensinsoportada en un impulso tipo rayo, este valor es utilizado para caracterizar el aislamiento delequipo en lo referente a pruebas.

BSL: (Nivel bsico de aislamiento ante impulsos tipo maniobra): Es el valor pico de latensin soportada en un impulso tipo maniobra, este valor es utilizado para caracterizar elaislamiento del equipo en lo referente a pruebas.


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Figura 2.4.13. Comportamiento de un DST

Tabla 2.4.5. Rangos de tensin para DST de distribucin

TRAMPA DE ONDA ::.La trampa de onda es un elemento utilizado para evitar la suma de armnicos a la seal detransmisin que puedan causar perturbaciones, esta conformado por una bobina por la cual pasala corriente a la frecuencia industrial (60 Hz) de la lnea de transmisin, paralelo a esta seencuentra el equipo sintonizador el cual ofrece una alta impedancia, est constituido porcondensadores, inductancias y resistencias; y en paralelo a la bobina y al equipo sintonizador seencuentra el equipo de proteccin, el cual protege la trampa de onda de contra sobretensionestransitorias que puedan ocurrir en ella.


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Figura 2.4.14. Trampa de Onda

La trampa de onda se encuentra instalada en serie a cada una de las tres fases y se dividen entres grupos:Trampa de onda de frecuencia nica:El circuito se disea para manejar una sola frecuencia, la impedancia de la trampa de onda esmayor a 400 O.Trampa de onda de frecuencia doble:El circuito se encuentra diseado para manejar dos frecuencias, separadas una de la otra por unespacio de 25 kHz o un 25% de la frecuencia superior.Trampa de onda de ancho de banda:El circuito esta diseado para obtener un ancho de banda requerido o puede ser ajustado paravariar el ancho de bandas con diferentes niveles de inductancia.SISTEMAS DE CONTROL EN SUBESTACIONES ::.

El sistema de control es el encargado de supervisar, controlar y proteger la distribucin ytransmisin de energa elctrica y en caso de fallas, en la medida de lo posible, asegurar lacontinuidad y calidad en la prestacin del servicio, est conformado por los rels de proteccin,dispositivos de medida, registro y sealizacin, adems del control manual y automtico.En el diseo de un sistema de control es indispensable tener en cuenta los siguientes criterios:facilidad de expansin, automatizacin, seguridad, disponibilidad, flexibilidad, simplicidad,mantenimiento y la interfaz.Facilidad de expansin: Hace referencia a la facilidad en la realizacin de cambios, adicin odisminucin de equipos en el sistema de control, para no afectar el desarrollo de la subestacin.Automatizacin: En un sistema de control la automatizacin de sus funciones puede ser pasiva oactiva.Automatizacin pasiva: Este tipo de automatizacin emplea un sistema automtico para la

recoleccin, procesamiento y almacenamiento de datos de manera precisa y confiable, esutilizado en el registro secuencial de eventos, registros automticos de fallas y la inspeccin devalores medios.Automatizacin activa: Este tipo de automatizacin consiste en disponer de informacin dentrode la subestacin, para tomar medidas preventivas y correctivas en sus equipos, es utilizado en elrecierre automtico, la seccionalizacin automtica de zonas con fallas, restauracin automticadel sistema despus de prdida de suministro, la maniobra automtica para reducir trabajo alinterruptor, la desconexin automtica de la carga por baja frecuencia, ajuste automtico derels, maniobra secuencial para mantenimiento y lavado automtico de aisladores, entre otros.


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Seguridad: Consiste en reducir a proporciones adecuadas los efectos que causan las fallas en elsistema de control y en los sistemas secundarios de los equipos de patio.Disponibilidad: Hace referencia al tiempo mnimo que debe utilizar para reconocer, diagnosticary corregir cualquier falla que se presente en la subestacin.Flexibilidad: Consiste en la capacidad que presenta el sistema de control, para adaptarse acambios en sus componentes y a condiciones de contingencia que puedan producirse en el mismo

sistema de control o en el sistema de potencia.Simplicidad: Entre mas simple sea el sistema de control, mas confiable ser, ya que lacomplejidad requiere mayor informacin de los equipos de patio y la realizacin de msoperaciones de maniobra para cambiar el estado de la subestacin o aislar una zona en falla.Mantenimiento: El mantenimiento deber ser sencillo y prctico, as sea necesaria la utilizacinde un sistema automtico de supervisin y deteccin de fallas. Se debe tener presente elinventario y disponibilidad de los repuestos de los equipos.Interfaz: Es el medio de comunicacin entre el sistema de control y el equipo de patio; la sealde entrada es proporcionada por los contactos de los seccionadores e interruptores se conecta alsistema de control alimentado a 125Vc.c.; cuando se emplean tensiones menores como 12 y24Vc.c. es necesaria la implementacin de rels intermedios con bobinas de alta potencia,debido a las posibles interrupciones por contactos sucios e interferencias que se puedenpresentar.

Para la seal de salida se utilizan rels de interposicin de alta velocidad con caractersticas quecumplan los requerimientos de los equipos, para aislar las Unidades Terminales Remotas (UTRs)de la interferencia.El sistema de control en subestaciones, ha ido evolucionando en los ltimos aos, de sistemasmanuales como el sistema de control manual centralizado ha sistemas completamenteautomticos, como el control integrado, pasando por sistema de control remoto-equipocentralizado y subestaciones no atendidas; de las anteriores se realizar una breve descripcin:Sistema de control manual centralizado:Este sistema cuenta con un edificio de control, en el cual se encuentran alojados todos loselementos de control como: la sala de control, cuarto de rels de proteccin, sala de cables,cuarto de servicios auxiliares, cuarto de comunicaciones, cuarto para la planta de emergencia ylas oficina de los operadores.El control es realizado manualmente por los operadores desde la sala de control, en la que se

encuentra el tablero mmico, con la coordinacin telefnica desde un centro de despachoremoto, el tablero permite la visualizacin de la subestacin y desde all se puede realizar laoperacin de un equipo de la subestacin, los cuales tambin pueden ser accionados desde supropio gabinete de control en el patio de la subestacin adems contiene un diagrama sinpticocon la configuracin de los elementos de mando, la sealizacin del equipo de maniobra, elsistema de alarmas, equipo de sincronizacin e indicadores de corriente, tensin, potenciaactiva, reactiva y temperatura de los transformadores.En la sala de control tambin se encuentra el tablero de medidores, los cuales miden la energaactiva o reactiva que entra o sale de un circuito de la subestacin.La sala de cables es la zona a la cual llegan en bandejas portacables metlicas, las sealesprovenientes del patio de la subestacin para distribuirlas a los diferentes tableros.Sistema de control remoto-equipo centralizado:La Unidad Terminal Remota, UTR o RTU es el equipo fundamental del control remoto, ella envade la subestacin las medidas analgicas, sealizacin o posicin de los equipos de maniobra yalarmas al centro de control y recibe del mismo informacin para enviar a la subestacin.Las seales recibidas del patio de la subestacin y de otros elementos de control, son recibidaspor un tablero que las separa para enviarlas al tablero mmico o a la URT.La URT puede registrar en forma secuencial todo lo ocurrido en la subestacin y algunas msavanzadas estn en la capacidad de realizar verificacin de sincronismo, enclavamientos,reestablecimiento despus de fallas entre otras.


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En el sistema de control remoto-equipo, el control puede ser realizado desde el tablero mmico odesde el centro de control, por medio de un selector que se encuentra ubicado en el tablerommico.Subestaciones no atendidas:En este tipo de control, la presencia de personal en la subestaciones es mnima, solo ocurre encaso de mantenimiento o cuando en el sistema de control remoto sucede alguna falla.

En las subestaciones no atendidas el equipo de control ya no se encuentra centralizado en unedificio, este se halla distribuido por lo general en dos grupos ubicados en el patio de lasubestacin, en un lugar cercano a los equipos a controlar.La distribucin de los elementos de control, se puede realizar ubicando casetas en el patio de lasubestacin en las cuales se instalan los transductores, medidores y los rels y en el edificio decontrol alojar el control remoto, los equipo de control e instrumentacin y un tablero mmico quefunciona como equipo de respaldo, a los cuales llegan las seales necesarias de la subestacin.Otro tipo de distribucin de los elementos de control que se puede realizar en las subestacionesno atendidas, es no contar con un edificio de control, a cambio en cada caseta se tendr untablero mmico, el equipo de comunicacin y el control remoto; una de las casetas cuenta con uncontrol remoto ms sofisticado que los dems, el cual recolecta los datos de todos, los sincronizay enva la informacin remotamente. Con este tipo de distribucin, en caso de falla en el sistemade control el operador no cuenta con un panorama de la subestacin lo que complica la operacin

manual.Sistemas de control integrado:El sistema de control integrado consiste en la utilizacin de microprocesadores para laimplementacin de un solo hardware capaz de controlar, proteger y monitorear subestaciones,adems de permitir una reprogramacin fcil, lo que representa un menor costo para el procesode control que los dems sistemas.Los sistemas integrados brindan la posibilidad de automatizar todo el sistema de la subestacin yaparatos de potencia, con la utilizacin de una base de datos comn, a la cual tiene acceso eloperador para realizar monitoreo, control, ajuste en las protecciones, cambios en laprogramacin o intercambio de datos entre diferentes funciones.El sistema integrado tambin sustituye el control remoto, ya que puede realizar las mismasfunciones de la UTR y muchas ms; para la interfaz de seales analgicas, brinda una mayorprecisin tanto en condiciones normales, como en condiciones dinmicas de falla.

Los enlaces en el sistema integrado entre los elementos de control y los computadores sonrealizados en fibra ptica, lo que permite una comunicacin serial, un ahorro en cables y muypoca interferencia electromagntica.En el sistema integrado las subestaciones forman una red de computadores y los mdulos decontrol son programados desde un sistema central, lo que permite realizar un autodiagnsticocentralizado por reporte local y por computador.

MALLA DE PUESTA A TIERRA ::.


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La malla de puesta a tierra es el conjunto de electrodos conectados entre si, por conductoresdesnudos enterrados en el suelo, sus funciones son: la seguridad de las personas ante el gradientesuperficial de tensin, la proteccin de las instalaciones, servir de tierra comn a los equiposelctricos y/o estructuras metlicas, dirigir las corrientes de falla a tierra.El electrodo es un conductor enterrado en el suelo para conducir las corrientes de falla a tierra,los electrodos pueden ser varilla, tubo, fleje, cable o placa

Los electrodos mas empleados en la actualidad son los tipo varilla en cobre, los cuales debentener una longitud mnima de 2.4 metros y deben ser enterrados en su totalidad dejando unadistancia de 15cm entre la superficie y la parte superior del electrodo, la conexin del electrodocon el cable se debe realizar con soldadura exotrmica o con los conectores adecuados.

El conductor empleado para la unin de los electrodos se debe seleccionar manejando lasiguiente ecuacin (Referencia RETIE):

Seccin del conductor en mm^2

Corriente de falla a tierra, entregada por el OR (rms en KA)

Constante del material

Tiempo de despeje de la falla a tierra

La resistencia de la malla de puesta a tierra para subestaciones de alta y extra alta tensin debetener un valor mximo de 1O, esta resistencia controla los gradientes de tensin (ReferenciaRETIE).

DISTANCIAS MNIMAS DE SEGURIDAD ::.Las distancias de seguridad en una subestacin hacen referencia a las distancias mnimas quedeben mantenerse entre partes energizadas y tierra, o entre equipos donde se lleva cabo algnmantenimiento y tierra, para evitar posibles accidentes por contacto humano con equiposenergizados.Al determinar las distancias mnimas de seguridad se tienen en cuenta dos aspectos claves:

Valor bsico de seguridad: Es una distancia mnima entre fase y tierra, empleada para eldiseo de una subestacin, este valor nos ofrece un espaciamiento seguro (Zona de guarda) entrefase y tierra, evitando posibles accidentes, an bajo condiciones crticas. Zona de seguridad: Es una zona segura, cuyas medidas se obtienen de acuerdo a estudios demovimientos de personal de mantenimiento y dentro de la cual, estn eliminados riesgos deacercamiento elctrico. Los valores estndar para delimitar una zona de seguridad son lossiguientes:


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Figura 2.4.15. Mano alzada sobre planode trabajo Figura 2.4.16. Altura promedio

Figura 2.4.17. Brazos estiradoshorizontalmente

Figura 2.4.18. Brazos estirados verticalmente

Zona de Seguridad para la Circulacin de Personal:Para la circulacin de personal en una subestacin sin empleo de escaleras o cualquier objeto quelo pueda acercar a las partes energizadas, se debe manejar una distancia entre tierra y la parteenergizada mas baja del valor bsico ms 2.25 metros.Zona de Seguridad para la Circulacin de Vehculos:En los casos en los cuales es necesario el empleo de gra, se debe manejar una distancia decirculacin del permetro del vehiculo ms 0.7 metros.

Zona de seguridad para trabajos sobre equipos o sobre conductores:Para la realizacin de algn trabajo en una subestacin con los equipos energizados es necesariodelimitar una zona de seguridad la cual nunca ser inferior a 3 metros, la distancia se determinacon el valor bsico mas una constante que depende del equipo en el que se va a trabajar, eltrabajo a realizar, el vehiculo y el tipo de herramienta a utilizar; por ejemplo, para unmantenimiento de rutina, la constante horizontal corresponde al valor estndar de un operariocon los brazos estirados, es decir 1.75 metros y la constante vertical ser 1.25 metros sobre elplano del trabajo.


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Las zonas de seguridad laterales en una subestacin son sealadas en el piso, especialmente parala circulacin de vehculos y las verticales son demarcadas con banderas, mallas, barreras o conavisos de peligro.DISTANCIAS MNIMAS DE SEGURIDAD EN REDES DE ENERGA ELCTRICA ::.Las partes energizadas de las redes de energa elctrica, siempre deben guardar una distanciacon los elementos existentes en su trayecto como rboles, edificios, carreteras, etc.

En las siguientes tablas se presentan las distancias de seguridad que se deben tener en lugaresconstruidos, en cruces y recorridos de va, cruces con ferrocarriles, ros, cauces de agua, canalesnavegables y campos deportivos en los cuales existan redes de energa elctrica cercana, estosdatos son obtenidos del RETIE.

Tabla 2.4.6. Distancias de seguridad en lugares construidos


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Figura 2.4.19. Diagrama de distancias de seguridad en lugares construidos


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Tabla 2.4.7. Distancias de seguridad en cruces y recorridos de vas


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Figura 2.4.20. Diagrama de distancias de seguridad en cruces y recorridos de vas

Tabla 2.4.8. Distancias de seguridad en cruces de ros y ferrocarriles energizados


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Figura 2.4.21. Diagrama de distancias de seguridad en cruces de ros y ferrocarrilesenergizados

Tabla 2.4.9. Distancias de seguridad en campos deportivosEn las redes de energa elctrica, ocurren cruces entre lneas, cuando son de diferente nivel detensin, la de menor nivel ir en la parte superior.


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Tabla 2.4.10. Distancias en metrosDISTANCIAS MNIMAS ENTRE CONDUCTORES DE UNA ESTRUCTURA ::.Las distancias entre conductores en una misma estructura, en zonas con alturas no mayores a1.000msnm, no deben ser inferiores a las establecidas en el RETIE, cuando existen conductoresde diferentes circuitos, se habla de la tensin fase-tierra del circuito de mayor nivel de tensin.

Tabla 2.4.11. Distancias en mnimas entre conductores de una estructura


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Tabla 2.4.12. Distancias mnimas verticales entre conductores de la misma estructura

DISTANCIAS MNIMAS DE SEGURIDAD EN REDES ELCTRICAS PARA LAREALIZACIN DE TRABAJOS::.Para trabajos en las redes de energa elctrica se debe mantener entre el punto ms prximo contensin y cualquier parte del operario, sus herramientas o cualquier elemento de manipulacinlas siguientes distancias, dependiendo el nivel de tensin:

Tabla 2.4.13. Distancias mnimas de seguridad para la realizacin de trabajos

Topologas de subestaciones (barrajes)

CONFIGURACIN DE BARRAJES EN SUBESTACIONES DE POTENCIA ::.

En las subestaciones existen diferentes configuraciones para los barrajes, estas dependen delnumero de equipos disponibles y de la propia ubicacin de la subestacin en un sistemainterconectado. A continuacin se dar una breve explicacin de cada una de las posiblesconfiguraciones:En los diagramas se muestra el equipo de corte con la siguiente sealizacin una (x) para losinterruptores y un (-) para los seccionadores


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Barraje sencillo:En esta configuracin se tiene un nico barraje al que llegan cada una de las lneas provenientesde un quipo de generacin o de otra subestacin de potencia, cada lnea cuenta con uninterruptor acompaado de sus respectivos seccionadores uno en cada extremo, adems de dostransformadores conectados al barraje cada uno con su respectivo interruptor y seccionador,desde los cuales puede circular corriente a media tensin o a alta tensin en el caso detrasmisin desde un central de generacin. La configuracin es la mas econmica posible ya quecontiene el menor numero de equipos.

Figura 2.4.18. Barraje sencillo

Desventajas: La falla o mantenimiento de un interruptor pone fuera de servicio al circuito completo quepresenta la anomala. Un mantenimiento en el barraje deja fuera de servicio a toda la subestacin. Cuando se presenta una falla en el barraje salen de funcionamiento todos los circuitos debido aque se disparan todos los interruptores de los circuitos.Barraje sencillo seccionado:Esta configuracin es similar a la anterior con la nica diferencia que se le a agregado uninterruptor en la parte media del barraje con sus seccionadores llamado campo deseccionamiento, con el aumento de quipo aumentan los costos de la configuracin pero gracias aesto hay ganancia en la flexibilidad y en la continuidad del servicio de la subestacin. Afectando

solo el 50% de su funcionamiento.


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Figura 2.4.19. Barraje sencillo seccionadoVentajas: cuando se presenta una falla en el barraje o en el interruptor, seccionador de un circuito se

dispara la proteccin diferencial, junto con el interruptor del campo de seccionamiento, estohace que independicen cada una de las zonas permitiendo de esta manera aislar la zona que seencuentra en falla y poder realizar el respectivo mantenimiento o reparacin. Se utiliza paraacoplar el sistema de subtransmisin con el de distribucin.Desventajas: El mantenimiento de interruptor de pone fuera de circulacin dicho circuito. El mantenimiento al campo de seccionamiento o a uno de los barrajes pone fuera de servicio el50% de la subestacin en la zona afectada.Barraje doble principal y transferencia:Esta configuracin incorpora aun mayor cantidad de elementos que las anteriores por lo que esms costosa y ocupa mayor rea, entre estos elementos encontramos dos barrajes uno principal y

uno llamado de transferencia, un interruptor y dos seccionadores que conforman el campoacoplador de barrajes; del mismo modo se a adicionado un seccionador ms para conectar cadalnea directamente a la barra de transferencia. El campo acoplador puede remplazar cualquierinterruptor de lnea en caso de falla o mantenimiento pero el barraje de transferencia estadiseada para soportar la carga de una sola lnea. Es decir, que no pueden estar dos interruptoresde lnea conectados a la barra de transferencia.

Figura 2.4.20. Barraje doble principal y transferencia


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Este tipo de barraje se utiliza en subestaciones intermedias de transmisin o subtransmisin portener mayor flexibilidad en operacin y continuidad del servicio.Desventajas: Si se presenta una falla en el barraje o en el seccionador del lado del barraje la subestacindebe salir por completo del servicio, cuando es en el barraje las protecciones disparan todos losinterruptores de todos los circuitos.

Barraje doble principal y transferencia en U:Esta configuracin es igual a la anterior solo que el barraje de transferencia es en forma de "U"para reducir en forma longitudinal el rea ocupada por la subestacin pero esta se ve aumentadaen forma transversal. Su utilizacin depende del rea disponible para la subestacin.

Figura 2.4.21. Barraje doble principal y transferencia en "u"

Barraje doble principal seccionado y transferencia:Esta configuracin es una variante de la Barraje doble principal y transferencia solo que en

esta se a adicionado un campo de seccionamiento en el barraje principal y con este logarmantener un 50% de la subestacin en funcionamiento en caso de falla, solo que para auxiliar unode los circuitos L1, L2 y T2 es necesario el campo de seccionamiento del barraje principal seencuentre en funcionamiento.

Figura 2.4.22. Barraje doble principal seccionado y transferencia


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Barraje doble principal y reserva:Esta configuracin tiene tambin dos barrajes como la anterior, solo que en esta todos loscircuitos pueden ser transferidos de un barraje a otro, por lo que el dimetro de los conductoresdel barraje es igual. Esta configuracin adiciona un seccionador de by-Pass a cada circuito paraen dado caso poder realizar mantenimiento al interruptor de lnea o transformador, tambin

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