sábado, 19 de enero de 2013

Postes Eléctricos

Postes Eléctricos

Poste Eléctrico HormigónLos postes eléctricos desempeñan un papel fundamental en el transporte y distribución de la energía eléctrica.
Dejamos aquí descargable un pequeño trabajo para conocer los diferentes "poste luz" o " postes luz" como lgunos los llaman aunue su denominación concreta sería apoyos.

En la actualidad disponen de:

  • apoyos metálicos
  • apoyos hormigón 
  • apoyos madera

Dentro de cada uno podríamos diferenciar diferentes tipos que serán abordados en posteriores post.

De momento y para ir tomando contacto os dejamos este archivo en pdf sobre Poste Eléctricos y Redes de Distribución Eléctrica.

 
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Distribución de la energía eléctrica

Distribución de la energía eléctrica


Distribución de la energía electricaCuando hablamos de distribución eléctrica se puede distinguir entre líneas de transporte de energía eléctrica de alta tensión, media tensión y baja tensión.

Para conocer el mapa de distribución eléctrica la página de Red Eléctrica Española ha confeccionado una animación flash muy interesante para empezar y situarnos dentro del sistema eléctrico.

En la animación podemos observar qué papel desempeñan las diferentes etapas de la distribución:

  • Generación Eléctrica: Centrales eléctricas
  • Distribución en alta o transporte de la energía eléctrica
  • Subestaciones eléctricas
  • Cargas industriales y cargas domésticas.

Es una introducción visual muy sencilla pero que sin embargo nos ayudará a la hora de interpretar m´s adelante las etapas de generación, transporte, distribución y comercialización de la energía eléctrica.

Podéis ver la animación pulsando sobre el enlace: Distribución de la energía electrica

jueves, 17 de enero de 2013

50 y 60 Hz

El origen de los 50 y 60 Hz

Reproduzco en estas líneas el artículo de la revista Técnica Industrial  “El origen de los 50-60 Hz en la transmisión de la energía eléctrica”, escrito por Eduardo Aznar Colino y Joaquín Royo García, y publicado en la revista 242 (Septiembre de 2001).

Historia

Fue en 1891, cuando los ingenieros de la empresa Westinghouse, en Pittsburgh, se pusieron de acuerdo y tomaron la decisión final de considerar a los 60 Hz como la frecuencia del futuro, y durante ese mismo año, los ingenieros de Allgemeine Elektrizitats Gesellschaft (AEG) en Berlín seleccionaron los 50 Hz.

Desde la toma de estas decisiones, estas frecuencias pasaron a ser las “frecuencias de transmisión de la corriente alterna” normalizadas, de hecho esta decisión sigue afectándonos hoy en día. Aunque esto de la normalización depende de cada país, uno de los casos más peculiares es el de Japón, cuando una persona viaja de Tokio a Osaka ha de tener en cuenta que ha pasado de una zona de 50 Hz a otra de 60 Hz.

Con esta pequeña reseña se va a intentar clarificar el por qué los ingenieros de Westinghouse y AEG no se pusieron de acuerdo en una única frecuencia y por qué eligieron cada uno un valor diferente.
50 y 60 Hz


Para conocer el origen de las decisiones que determinaron las frecuencias actuales hay que viajar hasta finales del siglo XIX, para ello es necesario revisar los documentos que permitan vislumbrar las trazas de estas decisiones y esto nos permitirá reseñar cronológicamente los hechos que llevaron a éstas.

Desde el principio de los tiempos de la electricidad usada no como divertimento, sino como un método seguro de iluminar las casas, los paseos o como un méto­do para la alimentación de motores eléctricos en las fábricas y producir un movimiento mecánico que nos liberara de los costosos y poco efi­cientes sistemas de transmisión mecánica: mediante ejes, bielas, poleas y engranajes que se estaban utilizando en aquellos años de la revolución industrial, las frecuen­cias utilizadas han cambiado desde los 40 y 53 Hz en Europa y de los 133+1/3 y 125 Hz en EE.UU a los 50 y 60 Hz respectivamente. No se va a reseñar el periodo de transición entre la corriente continua, cuyos principales valedores fueron Edison y Kelvin y la corriente alterna (1887), cuyo principal defensor fue Nikola Tesla, porque esta sí que fue una auténtica guerra, tanto tecnológica como económica y política.

De 1866 a 1890

Aunque hoy en día parezca increible en aquellos años cada fabricante, Edison, Thomson-Houston, Westing­hause, Siemens, etc. generaban, producían y distribuían la energía eléctrica, además de fabricar los motores y lámparas adecuadas a las características de ésta. Donde la electricidad no se desarrolló como un todo y se intentó el uso individual de los diferentes inventos aislados unos de otros, apareció un atraso tecnológico importante: Inglaterra, Francia o España.

Como claro ejemplo de esta situación, en 1878, la Edison Machine Works construía dinamos, a Edison Tube Company fabricaba conductores, la Edison Lamp Works fabricaba lámparas incandescentes y la Electric lIuminating Company of New York generaba electricidad en a central de Pearl Street.

Centrándose en la corriente alterna, en 1884 el Dr. Hopkinson demostró la posibilidad de transmisión de corriente alterna sobre distancias cortas, mientras que ese mismo año Gibbs y Gaulard presentaron la segunda versión de su “generador secundario”, precursor del transformador, en la Exposición de Turín. Se hicieron ensayos de transporte entre Turín y Lanzio. La red primaria era de unos 40 km de longitud, una potencia de 20 KW y una tensión de 2.000 v. En ese periodo, Max Deri, Otto Bláthy y Karl Zipernowsky, viendo los defectos del “generador secundario” de Gibbs y Gaulard, lo mejoraron cerrando el circuito magnético. El 16 de septiembre de 1884 se acabó de montar el transformador, por primera vez así llamado, cuyas características eran: relación de transformación 120/72 v, potencia de 1.400 VA y 40 Hz.
Mapa mundial 50 y 60 Hz


Pulsa sobre la imagen para el artículo de referencia de Wikipedia.

En 1886, la compañía Westinghouse compra las patentes de los transformadores diseñados por: Gibbs-Gaulard y el de Max Deri, Otto Bláthy y Karl Zipernowsky y con el empeño de Stanley desarrollan un transformador acorazado que utilizaron en su demostración de Great Barrington, que estuvo alimentado desde un alternador del tipo de los fabricados por Siemens. Éste tenía 16 polos, trabajaba a 1.000 rpm y de aquí los 133+1/3 Hz

    f = (p * n)/120
    f = frecuencia en Hz p = número de polos
    n = velocidad de giro del alternador en rpm

En cambio, otros fabricantes como la Thomson-Houston company utilizaba alternadores de 15.000 ciclos (p*n), lo que permitía frecuencias de 125 Hz.

Por esta razón se inicia en EE.UU. la era de la “alta frecuencia” en la generación y transmisión de la energía eléctrica, Westinghouse 133+1/3, Thomson y Houston 125 Hz y Fort Wayne Jenny Electric 140 Hz.

Realmente, en estos años, el principal uso de la electricidad era para la iluminación y tanto unas como las otras frecuencias cumplían perfectamente con los requerimientos deseados de calidad. Con frecuencias inferiores las lámparas empezaban a producir un molesto efecto parpadeante.

De 1890 a 1925

Este es un periodo en el que aparece un elemento que va a perturbar la relativa tranquilidad de los fabricantes, el motor de inducción.

Los motores que se utilizaban para el desarrollo de potencias mecánicas que movían las herramientas de las máquinas se acoplaban directamente, motor eléctrico-máquina herramienta, si éstas máquinas trabajaban a unas 80 rpm, se requerían motores eléctricos de 200 polos alimentados a 133+1/3 Hz. Este problema, del elevado número de polos, no aparecía en Europa puesto que ya se trabajaba con 40 Hz, y por lo tanto se requerían generadores de 60 polos.

En 1890, AEG Y Oerlikon utilizaron 40 Hz para su línea eléctrica trifásica de 175 km desde Frankfurt (receptores) a Laufen (producción) utilizando un alternador de 50 v de tensión de fase, 32 polos cuyo rotar giraba a 150 rpm, lo que nos da una frecuencia de 40 Hz. La transmisión se realizaba transformando en el origen de 50 a 8.500 v y en la ciudad de Frankfurt se reducía su tensión a 65 v. Posteriormente se dieron cuenta de los problemas estroboscópicos, debidos a la baja frecuencia aplicada a las lámparas y ya en 1991 optaron por una frecuencia de 50 Hz, con lo que se solventaban ambos problemas. Diseño de los generadores para la alimentación de motores y de los sistemas de iluminación.

En 1890, los ingenieros de Westinghouse se dieron cuenta que trabajar a frecuencias sobre los 130 Hz les estaba impidiendo el desarrollo de sus motores de inducción, demasiados polos en el estator de la máquina. Analizando el problema, llegaron a la conclusión que 7.200 ciclos (p*n), y por lo tanto 60 Hz de frecuencia en la corriente eléctrica, era el valor óptimo para sus motores y el acoplamiento a las máquinas que se fabricaban en aquellos años.

Steinmetz justo antes de entrar a trabajar en la Thomson-Houston Company determinó que la aparición de problemas de resonancia, con el material eléctrico que había adquirido Hartford Electric, era debida a los armónicos de la señal de 125 Hz con la que suministraban la corriente. La forma de solucionarlo fue reducir ésta a 62,5 Hz. Por el contrario General Electric siguió utilizando los 50 Hz que utilizaba su socia europea AEG. En 1894, General Electric se dio cuenta que estaba perdiendo ventas dentro del mercado la corriente alterna y cambió drásticamente a 60 Hz.

Pero no todo era unanimidad, respecto de los 60 Hz, uno de los mayores proyectos para la generación de energía eléctrica de la época, el de las cataratas del Niágara, en 1892, para suministrar energía a la ciudad de Chicago se decantó por la utilización de un alternador bifásico de 12 polos, cuyo rotar giraba a 250 rpm, lo que nos da una frecuencia de 25 Hz, siendo Westinghouse la compañía que desarrolló el proyecto. Asimismo otros fabricantes de generadores de aquellos tiempos construían alternadores de 8.000 ciclos, lo que nos da una frecuencia de 66+2/3 Hz.
50 y 60 Hz en japon

De 1925 hasta la fecha.

Aunque pueda parecer que desde 1921 todos los sistemas eléctricos en EE.UU. utilizaban los 60 Hz, esto no fue así. El proceso de transformación hacia la frecuencia estándar duró prácticamente hasta 1948. Por ejem­plo las instalaciones de Mili Creek no se modificaron hasta la finalización de la segunda guerra mundial.
En Inglaterra aún fue peor desde la redacción de Electric Light Act, en la que se obligaba que todo el material eléctrico que se fabrica­se debía de poder ser utilizado por cualquier persona o empresa, llevó a que el transformador desarrolla­do por Gibbs y Gaulard no pudiese ser utilizado en lnglaterra -una de las causas de su retraso tecnológi­co- pero sí en EE.UU o Alemania.
Un caso extremadamente pecu­liar lo tenemos en Japón. El departa­mento de Yokohama envió a EE.UU unos ingenieros para que estudiaran las diferentes tecnologías que sobre el tema eléctrico había en ese momento, 1889. Cuando volvieron a Japón habían sido convencidos de las bondades de la “alta frecuencia” y compraron e instalaron un alternador de Stanley-Kelly-Chesney (SKC) el cual trabajaba a 133+1/3 Hz, en Keage Canal. En 1895 AEG vendió un alternador de 50 Hz a una compañía de Tokyo.
 
Recordemos que Stanley de la SKC se trasladó a General Electric, y fue cuando determinó que 133+1/3 era una frecuencia demasiado grande para los motores eléctricos de corriente alterna, y cambiaron la producción de sus alternadores para que generaran corriente eléctrica a 60 Hz. Cuando una compañía de la ciudad de Osaka compró un alternador AGE, ésta los fabricaba para generar corrientes de 60 Hz y aquí empezó la división de las frecuencias en Japón hasta la actualidad: en el este 50 Hz y en el oeste 60 Hz.

Resumen

Realmente, la determinación de la frecuencia más conveniente vino debida a la necesidad de ir superando los problemas tecnológicos que iban apareciendo en la expansión de la energía eléctrica por todo el mundo.

Así, en los primeros años la energía eléctrica se utilizaba casi exclusivamente para la iluminación pública, hoteles, bancos y casas de personas más bien pudientes y para evitar los efectos estroboscópicos las frecuencias utilizadas eran altas.

Cando se introdujo la energía eléctrica dentro de los procesos fabriles y el consumo de la energía debía de ir destinado, no solo a iluminación, sino a potencia se redujo la frecuencia de ésta hasta los valores actuales.

El por qué de 50 Hz en Europa y de 60 Hz en EE.UU vino debido única y exclusivamente determinado de la posición de preponderancia de AEG en Europa y de GE en EE.UU, cuyos ingenieros se decantaron en su momento por una u otra.

Fuente: Articulo “El origen de los 50-60 Hz en la transmisión de la energía eléctrica”. Escrito por Eduardo Aznar Colino y Joaquín Royo García, y publicado en la revista Técnica Industrial 242 (Septiembre de 2001)

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Mapa Eléctrico

Mapa Eléctrico Español

En general las líneas de distribución pertenecen a empresas distribuidoras que deben permitir el uso de sus instalaciones, siempre y cuando la capacidad de la línea lo permita, a todos aquellos que quieran abastecerse de ellas.

Los abonados deberán pagar un peaje que es fijado anualmente por el Gobierno. Los abonados pueden elegir libremente a qué empresa suministradora contratan el servicio.

En Aragón, las líneas de distribución son de segunda categoría ( 45 KV de tensión nominal) debido a la orografía del terreno y a la separación de las poblaciones.

Mapa Eléctrico Español

Imagen de la web: Http://www.proyectostipo.com

En Huesca vemos que la empresa más implantada es Endesa. Si revisáis la factura de vuestra casa veréis que arriba a la izquierda aparece el logotipo de esta empresa.

 Mapa de Líneas Eléctricas Español

Podéis ver los diferentes mapas en formato pdf accediendo a la página de la Red Eléctrica Española (REE : http://www.ree.es/transporte/mapa_red_transporte.asp)

Dejamos aquí la imagen de nuestra zona: Huesca.

Si observáis se ve perfectamente la línea de llegada a la subestación Monzón ( curva carretera a la Almunia) y la línea que va hasta Binéfar ( hasta el polideportivo).
  
Mapa eléctrico Huesca
Tensiones utilización mapa electrico


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Características del Sistema Eléctrico

Características del Sistema Eléctrico

Los sistemas eléctricos actuales se rigen por una serie de características que, en la mayoría de los casos, son compartidas a nivel internacional. Estas características son:

Reglamento Técnico de Líneas Eléctricas Aérea de Alta Tensión
  • Tensión de servicio o nominal: Ésta se expresa en voltios (V) y resulta ser la principal característica de los sistemas eléctricos, siendo, además, la que determina el nivel de aislamiento de los elementos que del sistema eléctrico. Tabla extraída del Reglamento Técnico de Líneas Eléctricas Aérea de Alta Tensión.
  • Frecuencia de servicio: Ésta se expresa en hercios (Hz) ( Ciclos/segundo). Su valor es de 50 Hz en Europa y en la mayoría del mundo industrializado, con la excepción de América del Norte y parte de Japón en que la frecuencia de servicio es de 60 Hz. ( Haré una entrada para conocer porqué se emplean estas frecuencias).
  • Número de fases: El sistema de tres fases o trifásico es el más generalizado por la sencillez de las instalaciones de producción, transporte y distribución. La distribución monofásica ( F+N) se emplea solamente para algunas distribuciones de baja tensión de pequeña potencia o en tendidos eléctricos de líneas férreas ( corriente continua). En baja tensión las redes trifásicas son de tres o cuatro hilos, es decir: 3F o 3F+N.
Paso aéreo - subterráneo en línea de media tensión

Elevacion de la tension eléctrica en el transporte de energía

Elevación de la tensión eléctrica en el transporte de energía

Introducción


La energía eléctrica es la forma de energía que más fácil y más lejos se puede transportar. Es también la que más versatilidad ofrece a la hora de obtenerse a partir de otras fuentes de energía y la que más usos y aplicaciones ofrece en la vida cotidiana.

La energía eléctrica, desde que se genera en las centrales, hasta que llega a su punto de utilización y consumo, es tratada en diferentes etapas de adaptación, elevación, reducción, transporte y maniobra.

Elevación de la tensión eléctrica en el transportePara garantizar que estos tratamientos que sufre la energía son realizados dentro de unos márgenes establecidos y con la seguridad deseada, tanto para instalaciones como personas, es necesaria la presencia de dispositivos que sean capaces de regular, transformar, maniobrar y proteger.

A estos dispositivos se les da el nombre de Aparamenta eléctrica.

Justificación de la elevación de la tensión en el transporte eléctrico.

La razón básica del uso de la corriente alterna como forma de energía eléctrica, en lugar de la corriente continua, es la facilidad que esta ofrece para poder transformarse a otros valores de tensión y corriente, además de la simplicidad que caracteriza a los generadores y transformadores de c.a.

Asimismo la sencillez y economía que el transporte y distribución ofrece frente a otros tipo de corrientes.

La potencia a transportar en una línea es:

Potencia en una línea eléctrica

Las perdidas en la línea serán:
Perdida de Potencia en una línea eléctrica

Sustituyendo e igualando se obtiene:

Perdida de Potencia en una línea eléctrica

Donde se aprecia que elevando la tensión al doble, las perdidas de potencia en la línea de distribución será la cuarta parte, lo que sugiere elevar las tensiones nominales empleadas.

Por otra parte, teniendo en cuanta el valor de R, se obtiene:

Sección y potencia en línea eléctrica


Expresión en la que se aprecia que la sección de los conductores varía en razón inversa al cuadrado de la tensión empleada; en consecuencia duplicando la tensión, se podría reducir la sección a la cuarta parte, con la misma perdida de potencia.

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