Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados

¿Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados? Para la transmisión de energía de plantas generadoras, más del 90% de todas las líneas eléctricas de alimentación llevan corriente alterna. En pocas aplicaciones se utiliza corriente directa en sistemas o redes de alimentación y alumbrado. Sin embargo, la corriente directa es importante en los circuitos electrónicos.

Existen muchas ventajas en el uso de corriente alterna pues es capaz de efectuar todo lo que no puede la corriente directa. Además, la transmisión de corriente alterna es más sencilla y económica. El voltaje se puede incrementar o disminuir sin que haya pérdida apreciable de potencia mediante el uso de transformadores.

En las estaciones generadoras de potencia, el voltaje se eleva mediante transformadores de elevación, y se distribuye a través de las líneas de transmisión. Luego, en el extremo opuesto de la línea de transmisión, otro transformador reductor reduce el voltaje a magnitudes que puedan usarse para alumbrado y alimentación.

La potencia transmitida por una línea de transmisión es el producto del voltaje (E) y la corriente (I) (P = EI). Para transmitir la potencia máxima es necesario que E x I sean tan grandes como sea posible.

El calibre del alambre utilizado limita la intensidad de corriente mientras que el aislamiento del alambre limita el voltaje. Es más fácil y económico fabricar una línea de transmisión con un aislamiento adecuado que permita el uso de un voltaje elevado, que fabricar un conductor de alambre capaz de transportar corrientes muy elevadas.

Ver también: Transmisión y distribución de la energía eléctrica

También existe una pérdida de energía en el alambre, la cual es proporcional al cuadrado de la corriente:

P = I²R

en donde P es la pérdida de energía y R es la resistencia del alambre.

¿Por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados?

Al utilizar un voltaje elevado se requiere menor cantidad de corriente para transmitir cierta cantidad de energía. La transmisión eficiente de energía demanda el uso de voltajes muy elevados.

Podemos ilustrar y analizar la utilización de transmisión de voltaje elevado y baja corriente por las empresas generadoras de energía eléctrica. Asimismo, podemos obtener un megawatt (un millón de watts) de dos formas, de acuerdo con la fórmula:

P = V x I

En donde V = voltaje

                 I = corriente

10,000 volts x 100 amperes = 1,000,000 watts

100,000 volts x 10 amperes = 1,000,000 watts

Si usamos la fórmula anterior de pérdida de energía P = I²R, podemos obtener lo siguiente, si consideramos una línea de transmisión de 10 ohms.

Para la línea de 10,000 volts y 100 amperes

P= (100)² x 10 ohms = 100,000 watts

Para la línea de 100,000 volts y 10 amperes

P= (10)² x 10 ohms = 1,000 watts

Se puede observar que la línea de transmisión con voltaje elevado tiene menores pérdidas que la de menor voltaje.

Por esta razón la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados y baja corriente. Una planta generadora puede generar la energía a 10 KV y 100 A, elevarla por medio de transformadores de elevación a 100 KV y 10 A para transmitirla a lo largo de áreas geográficas y en una subestación disminuirla con transformadores de reducción de nuevo a 10 KV y 100 A, para la distribución en áreas comerciales y residenciales. De nuevo, cerca de la residencia, en el transformador del poste, se reduce a los voltajes conocidos (120, 240, etcétera).

¿Conocías la razón de por qué la energía eléctrica se transmite a voltajes elevados?

Auditoría del plano de la instalación eléctrica

Si bien es cierto no cualquier persona puede realizar una revisión física de su instalación eléctrica a menos que sea un electricista calificado.

Para iniciar, se debe crear un plano detallado de los circuitos que componen la instalación eléctrica y realizar una verificación de su funcionamiento.

Un buen plano de los circuitos excede la información brindada por el autoadhesivo que se encuentra en el interior de la puerta del tablero eléctrico. Detalla cada receptáculo, artefacto o equipo eléctrico que cada uno de los circuitos alimenta. Crear un plano es sencillo, a pesar de que el proceso de desconectar un circuito por vez y determinar las salidas y artefactos de iluminación que alimenta puede tomar cierto tiempo.

A medida que lo haces, observa los productos eléctricos conectados en cada uno de los receptáculos. Cada circuito eléctrico es capaz de suministrar una potencia total específica para todos los productos eléctricos conectados a ellos. Si se demanda demasiada potencia a un solo circuito pueden presentarse graves problemas eléctricos. A continuación te ofrecemos una ecuación fácil (Ley de Watt)  para determinar la capacidad de cada circuito:

Tensión (volts) x Corriente (amperes) = Potencia (watts)

Tu tablero eléctrico te indicará la tensión de alimentación del sistema y cada fusible o interruptor automático indicará su “corriente”. Utilizando la ecuación anterior, un circuito de 15 amperes en un sistema de 120 volts puede admitir un total de 1800 watts, del cual no se recomienda que excedas el 80 % de la capacidad total del circuito, que en este caso equivaldría a 1440 watts.

Ahora bien, encuentra la placa de datos marcada en cada producto eléctrico que indica su rango de energía o potencia en watts. Anota el artefacto y su rango de energía en la entrada de ese circuito. Los luminarios y sus componentes eléctricos también deben indicar la potencia máxima que admiten. Si no puedes encontrar la indicación de la energía, comunícate con el fabricante.

Si en la etiqueta de datos o marcado sólo aparece el valor de la corriente en lugar del valor de potencia en watts, has uso de la misma ecuación, multiplicando el valor en ampres por la tensión de alimentación para saber el valor de potencia en watts de los productos eléctricos.

Ver también: 12 requisitos para la presentación de planos para instalaciones eléctricas de baja tensión

Por último, has los cálculos. Suma la demanda de energía de cada aparato, artefacto y equipo que toma energía de cada circuito.

Los registros típicos de plano de circuitos deberían tener el siguiente aspecto:

Circuito No. 3-cocina-20 amperes.

Capacidad total permitida

(80 % de la capacidad total) = 1920 watts.

Alimenta tres receptáculos en las paredes norte y oeste de la cocina, el luminario que se encuentra en el techo de la cocina (120 watts) y el luminario sobre el fregadero (60 watts). Los electrodomésticos conectados al receptáculo incluyen la cafetera (800 watts), la tostadora (800 watts), el radio (30 watts9, el teléfono y el contestador (100 watts).

Demanda total del circuito = 1910 watts.

Si la suma excede el total para el cual el circuito ha sido diseñado, tu puedes estar frente a una sobrecarga peligrosa y debes adoptar medidas inmediatas para aliviar la demanda de ese circuito, trasladando algunos de los equipos eléctricos a otro circuito menos sobrecargado o bien, agregar un nuevo circuito a la instalación eléctrica. En realidad, puedes encontrar que la demanda total de tu sistema excede al servicio brindado a su hogar.

Un buen plano de los circuitos que componen la instalación eléctrica te permitirán conocer a simple vista cuales circuitos están sobrecargados y cuales están disponibles para mayor uso. Además, en caso de choque eléctrico, un incendio por causas eléctricas, o si necesitas cortar la energía eléctrica para hacer tareas de mantenimiento o reparaciones dentro o alrededor de un circuito, sabrás qué interruptor debes desconectar sin ninguna duda.

Para actuar con seguridad, recuerda esta regla práctica: Para 15 amperes: mantenlo por debajo de los 1500 watts.