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Ciclos Combinados

Sistemas Eléctricos

ÍNDICE:

1. GENERADOR O ALTERNADOR ELÉCTRICO.

2. SUBESTACIÓN DE INTEMPERIE Y BLINDADAS.

3. LÍNEAS DE DISTRIBUCIÓN.

4. SISTEMA DE RESPALDO.

Figura 1. Esquema de producción y distribución de la energía eléctrica.

1.  GENERADOR O ALTERNADOR ELECTRICO.

Figura 2. Alternador trifásico.

Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generara una fuerza electromotriz (F.E.M.).

Para poder mover el generador se usa la energía generada en la combustión o la procedente de la captación solar, que a través de la turbina se convierte en un movimiento rotativo, el cual es transmitido por la turbina al generador a través del rotor.

El generador también puede ser usado en el arranque de la central como motor para mover la turbina y el compresor hasta que se alcance la velocidad necesaria para poder empezar a introducir combustible en la cámara de combustión y que sea la turbina la que arrastre al generador y al compresor, empezando entonces nuestra central a producir energía eléctrica.

El generador suele ser trifásico, esto quiere decir que produce un conjunto de tres corrientes alternas monofásicas de igual frecuencia y amplitud y por consiguiente, valor eficaz, que presentan diferencia de fase entre ellas de 120°, y están dadas en un orden determinado.

2. SUBESTACION DE INTEMPERIE Y BLINDADAS.

Figura 3. Subestación.

Una subestación eléctrica es usada para la transformación de la tensión de red o del generador a una tensión adecuada a las necesidades. En el caso de las centrales productoras lo se hace  normalmente es elevar la tensión que esta dando el generador hasta la tensión de la red de distribución a la que se este conectado, puede luego haber otras subestaciones encargadas de elevar a un más la tensión para las líneas de distribución de larga distancia o disminuirla para el consumo. Lo que se consigue al elevar las tensiones es disminuir la intensidad que circula por las líneas obteniendo con ello una de reducción de perdidas y que la sección de los conductores sea menor con el consiguiente ahorro económico.

2.1 Subestación de intemperie.

Las subestaciones de intemperie son las encargadas de regular y gestionar el transporte de la energía eléctrica, su aislante es el aire o espacio que hay entre los elementos, para el control de la subestación se emplea la siguiente aparamenta:

- Seccionadores, se encargan de cortar las líneas cuando no circula corriente a través de ellas.

- Interruptores, encargados de cortar las líneas cuando circula corriente.

-Transformadores de intensidad y tensión, para realizar las medidas  de los parámetros de funcionamiento de nuestra línea.

-Descargadores, son elementos encargados de enviar a tierra sobre tensiones provocadas o bien por la caída de un rayo o por una sobre tensión del generador.

2.2 Subestaciones Blindadas

La Subestación eléctrica blindada más usual es la GIS, Gas Insulated Switchgear. En ellas el fluido que trabaja como aislante es el gas SF6, hexafluoruro de azufre. Éste gas es usado en la mayoría de interruptores de subestaciones eléctricas convencionales por sus adecuadas características para la eliminación del arco eléctrico.

En este tipo de instalaciones los interruptores, seccionadores,  transformadores de medida y el embarrado que los conecta están encapsulados con el hexafluoruro de azufre. Toda esta instalación puede ir instalada dentro de naves o a la intemperie.

Son numerosos los países que en la actualidad están instalando éste tipo de subestación eléctrica, porque admite un alto grado de tensión de trabajo en un reducido espacio, tienen un mantenimiento muy reducido, y son muy aptas para lugares con ambientes pulvíjenos, la desventaja es que el hexafluoruro de azufre es un gas con un gran poder de efecto invernadero, por lo que se debe tener mucho cuidado con sus escapes.

2.3 Transformador.

Figura 4. Transformador.

El transformador de tensión es el principal elemento de la subestación, es el encargado de convertir el valor de la tensión del generador en el valor de la  tensión de la red donde volcamos la energía producida, por lo que es un punto crítico al ser por donde sale  toda la energía eléctrica.

Figura 5. Interior de un transformador.

Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente.

Figura 6. Esquema de un transformador.

Los transformadores suelen ir encapsulados y bañados en aceites minerales para su refrigeración y aislamiento, ya que suelen calentarse por las corrientes eléctricas que circulan a través de ellos. Se debe tener especial cuidado con los aumentos de temperatura, para no sobrepasar ciertos limites ya que se podrían provocar altas presiones dentro de la carcasa del transformador e incluso explosiones que podrían acarrear serios problemas al estar el  aceite implicado. Los grandes transformadores de las centrales tienen sus propios sistemas  de refrigeración  para evitar estos posibles problemas.

3. LINEAS DE DISTRIBUCION.

Para la distribución de la energía eléctrica se suelen usar dos tipos de líneas eléctricas, según se requiera por condiciones económicas, de seguridad o estéticas:

- Líneas Aéreas, son las típicas líneas en las que los cables van colgados de postes ya sean de madera o de metal, se suelen usar para reducir costes, ya que nos ahorramos el coste del aislante al ir los cables desnudos, siendo el aislante el propio aire que separa las fases, y los costes que supondría tener que hacer las canalizaciones en el suelo, otra ventaja es que es más fácil ver donde se ha roto la línea. Los problemas que pueden presentar son el peligro de choque contra ellas por parte de aeronaves y aves, por lo que estas líneas deben tener boyas para que se vean. Se suelen usar en las redes de distribución de larga distancia y en zonas no habitadas.

Figura 7. Línea Aérea.

- Líneas Enterradas, en este caso los cables están  recubiertos por sus correspondientes aislantes, y van a través de canalizaciones que pueden ser tubos de plástico o metálicos, canales de cemento, zanjas excavadas en la tierra, colgados de paredes en túneles. Las desventajas son que se disipa peor el calor por lo que hay que utilizar secciones mayores de cable, puede ser difícil encontrar un avería, hay que hacer una obra civil mayor por lo que aumentan los costes y pueden ser seccionados al realizar obras con excavadoras sino se sabe bien su localización o no han sido marcados adecuadamente. Se suelen usar en zonas habitadas para evitar riesgos y por cuestiones estéticas.

Figura 8. Canalización enterrada.

3.1. Alta tensión.

Se considera alta tensión a todo aquel valor superior a los 1500 voltios en corriente alterna. La alta tensión se utiliza en las redes de transporte eléctrico a grandes distancias para reducir las perdidas y la sección de los conductores, ya que al aumentar la tensión de nuestra red reducimos la intensidad para transportar la misma potencia.

3.2. Media tensión.

La media tensión es la que esta considera entre los 3 kV y los 40 kV, que suele ser el rango en el que produce el generador, en este rango de tensiones también suelen estar las redes de distribución a los núcleos urbanos e industrias.

3.3. Baja tensión.

La baja tensión es la utilizada para el consumo de los hogares y maquinaría pequeña, esta comprendida entre los 220-400 V.

4. SISTEMAS DE RESPALDO.

Figura 9. Grupo electrógeno.

Los sistemas de respaldo son normalmente generadores diesel empleados en casos de averías o accidentes que dejen la instalación sin suministro de electricidad de la red, con ellos se consigue operar bajo mínimos, para poder operar o parar la instalación de forma segura, hasta que se subsane el problema. Se suelen usar generadores con motores diesel ya que tienen un tiempo de reacción muy corto y los hay en un amplio rango de potencias, para casos puntuales y consumos pequeños se pueden utilizar baterías ya que no tienen tiempo de espera entre que se corta la electricidad y entran las baterías, ya que con los generadores diesel hay un pequeño de tiempo de reacción hasta que entran funcionar.

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