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?

Seguridad del conductor en toda red subterránea

Usar tubo conduit de polietileno de alta densidad garantiza la seguridad del conductor en toda red subterránea. Antes de iniciar el tendido del conductor conviene cortar un tramo de 40 cm de cable. Sella nuevamente la punta del carrete. Y verifica en el tramo cortado lo siguiente:

a) Presencia de humedad en la red subterránea

Para verificar la presencia de humedad en los conductores se observan los hilos de cobre de la pantalla metálica. Si están brillantes significa que no hay humedad. Pero si están manchados o verdes es señal inequívoca de que existe humedad por la corrosión presente. En tal caso debe rechazarse y no permitir su instalación.

b) Verificar que el cable de potencia corresponda al del proyecto aprobado

Debe observarse en la cubierta del conductor si sus características corresponden al del cable aprobado en el proyecto.

Revisa que el diámetro sobre el aislamiento esté dentro de los rangos especificados. Confirma que las características en general estén dentro de los límites que señala la especificación. Revisa: calibre del conductor, pantalla metálica con número de hilos y calibre correcto, espesor de cubierta, color, barreras bloqueadoras contra ingreso de humedad, etcétera.

Si alguna de las características del cable no cumpla con la especificación, o se encuentre maltratado o deteriorado físicamente, no debe permitirse su instalación.

c) Adherencia de la pantalla semiconductora extruida

Para verificar la adherencia de la semiconductora extruida sobre el aislamiento debe seguirse este procedimiento:

• Toma tres muestras del producto a probar de 400 mm de longitud cada una. La primera muestra se utiliza para verificar la fuerza de adhesión del componente semiconductor. Y las últimas dos para verificar que es posible retirar el semiconductor sin dañar el aislamiento (prueba de simulación de instalación).
• Retira la cubierta general y la pantalla metálica. Cuida que la pantalla semiconductora no sufra daños.
• Haz cortes sobre el componente semiconductor en dos líneas paralelas separadas 13 mm ± 1 mm, para formar una tira. Usa una navaja. La profundidad del corte debe ser del espesor del componente semiconductor.

Ver también: Las redes eléctricas subterráneas, 3 especificaciones

Seguridad del conductor en toda red subterránea

Los tramos de cable entre equipos pedestales y sumergibles, y conectores múltiples de media tensión, derivadoras, etcétera, deben ser de una sola pieza sin empalmes.

En caso necesario se podrán emplear empalmes del tipo premoldeado, termocontráctil o contráctil en frío, los cuales deberán alojarse en registros o pozos de visita.

También se debe dejar excedente de cable de 1 m en el registro de paso aledaño a la base de un equipo cuando no se utilice registro en ésta. No tiene que dejarse excedente del cable de cobre que se utiliza como neutro corrido, ya que por el valor del material es causa de vandalismo.

Los circuitos deben seguir la trayectoria que indique el proyecto aprobado. Una vez concluida la instalación de la soportería, limpieza de ductos, registros y después de verificar que el cable se haya fabricado de acuerdo a la especificación, se podrá iniciar con el tendido.

La instalación del cable normalmente se realiza en forma manual, ya que los cables de secciones transversales normalizadas de aluminio no son pesados.

¿Conoces otras formas de conseguir la seguridad del conductor en toda red subterránea de energía eléctrica?

Las redes eléctricas subterráneas, 3 especificaciones

Las redes eléctricas subterráneas, 3 especificaciones para dar seguimiento a este tema. En esta entrada se abordarán algunas especificaciones que nos marcan las normas e instalación y construcción de la CFE para realizar una instalación correcta.

1. Relleno, compactado y nivelado de redes subterráneas

El relleno debe efectuarse en capas no mayores de 15 cm de espesor. Debe tener la humedad óptima para conseguir una compactación del 90% en áreas de banquetas. En arroyo de calle el grado de compactación será del 95%, evitando la ruptura de los ductos o cualquier otra instalación. El relleno podrá efectuarse por medios manuales o mecánicos. También se debe autorizar por la supervisión, quedando bajo responsabilidad del contratista todos los daños que pudiese ocasionar.

En forma periódica, se revisarán las compactaciones en los puntos que la supervisión considere convenientes por medio de un laboratorio autorizado por la CFE.

En el acabado final de la banqueta se marcará a cada 5 metros -bajo relieve- las siglas de CFE. Lo mismo el eje del trazo del banco de ductos.

2. Obra electromecánica

Una vez terminada la obra civil y antes de iniciar la instalación del cable, se señalizarán los ductos en las paredes de cada registro. Se debe indicar sobre las mismas, y de acuerdo al proyecto, la fase que le corresponderá a cada ducto. Igualmente en el interior de cada registro de M.T. y B.T. se marcará el número consecutivo que le corresponde con base en la normativa, con letras de pintura especificación CFE A-12 en el concreto o placas de aluminio con números permanentes sujetas con taquetes a las paredes.

Ver también: Canalización a cielo abierto

Hay que verificar que tanto el cable como los carretes que lo contienen, se reciban en perfectas condiciones; asimismo revisar que el cable recibido corresponda al especificado en el proyecto, que cuente con el Vo.Bo. del LAPEM, y que esté sellado en ambos extremos por un tapón polimérico.

Antes de iniciar la instalación del cable, debe instalarse la soportería necesaria de acuerdo a lo indicado en los planos constructivos.

3. Almacenaje

Si los cables no se van a instalar en forma inmediata, se deben conservar en su empaque original. También se debe cuidar la forma de almacenarlos, cumpliendo estos puntos:

• Las puntas tienen que estar bien amarradas (y selladas) para que no se afloje el cable en el carrete.
• Los carretes se deben colocar verticalmente, nunca acostados, porque las vueltas se caen y se pueden enredar.
• Almacenar en lugares techados con suelo de concreto. Si no fuera este el caso, se deben de calzar con polines o tarimas para que no se humedezca la parte inferior.
• Evitar que se ubiquen cerca del tránsito de vehículos que pudieran golpearlos, o de cualquier otra cosa que los pueda dañar mecánicamente.

Espero que estas 3 especificaciones para redes eléctricas subterráneas te sean de utilidad. En una próxima entrada se hablará de la instalación de los conductores. También lleva un proceso y debe de cumplir con las especificaciones que marca la CFE. Ésto con el fin de garantizar la seguridad y calidad de las instalaciones.

Sistema trifásico en estrella

La conexión del sistema trifásico en estrella es la que se encuentra en la red del sistema forma en que se suministra la energía eléctrica en los hogares debe ser en configuración estrella ya que se genera el neutro en el lado secundario del transformador y de esta manera en las acometidas se tiene el par formado por fase y neutro.

Antes de iniciar con esta tercera parte, recordaremos brevemente lo presentado en la edición anterior. Como recordarás, se analizó de manera simple la conexión Δ, la cual generalmente se encuentra en el devanado primario o lado de alta del transformador, describimos lo correspondiente a las tensiones de línea (E_L) que son iguales entre sí y corresponden al potencial existente entre fases. Las corrientes de fase (I_F) se determinan con la tensión de línea y el valor de la impedancia aplicando la ecuación simplificada de Ohm (I_F = E_L/Z_u).

Asimismo mencionamos la existencia de otras corrientes en la conexión Δ, que son las corrientes de línea (I_L), cuyo valor se obtuvo de un breve análisis matemático partiendo de la geometría del diagrama fasorial de corrientes.

Repasado lo anterior entremos de lleno con la conexión en estrella (Y).

La función principal del transformador de distribución es bajar una tensión de entrada a otra de salida, en el caso del tema que estamos tratando la tensión de salida es aproximadamente de 127 V. La conexión de los devanados del lado secundario o de baja es en estrella (Y). La razón es simple, sin embargo, usaremos el siguiente diagrama para ilustrarlo:

Como es posible apreciar, se conecta una terminal de cada devanado con los demás para formar un nodo común, de esta manera se genera automáticamente el neutro. En la mayoría de los casos el neutro se conecta a tierra por medio de un conductor de cobre hasta la varilla de tierra instalada al pie del poste. A este conductor lo conocemos como conductor de puesta a tierra y al neutro como puesto a tierra.

A fin de hacer otro análisis de tensiones y corrientes, cambiaremos los devanados de la configuración Y por fuentes senoidales de tensión. Es posible hacer esta sustitución debido al comportamiento de un devanado, en otras palabras: cuando se acerca un campo electromagnético a un conductor enrollado en forma de bobina, se da un fenómeno de inducción, el cual es posible medir directamente en las terminales del conductor, ya que existe una diferencia de potencial. La forma en que se construyen los transformadores varía, sin embargo, los devanados de alta y baja siempre están juntos, por lo que el fenómeno de inducción existe.

Por lo anterior podemos decir que la conexión de los devanados de lado de baja es una conexión en estrella de fuentes de tensión.

A continuación mostraremos y describiremos las corrientes de línea (I_a, I_b, I_c ), corrientes de fase (I_ab, I_bc, I_ca), tensiones de línea (E_ab, E_bc, E_ca ) y tensiones de fase (E_aN, E_bN, E_cN ).

Ver también: Análisis del circuito trifásico conectado en delta

Las corrientes de línea son las que se generan de la fase de alimentación hacia la carga. Corrientes de fase son las que se presentan entre fases. Tensiones de línea, las que existe entre las fases de la conexión Y. Tensiones de fase son las que existen entre el punto común o neutro, y fase.

Observando el siguiente diagrama entenderemos mejor los conceptos anteriores, cabe mencionar que la carga debe cumplir con la característica de estar balanceada, es decir los valores de impedancia (Z) deben ser iguales, de tal forma que Z_A = Z_B = Z_C.

En realidad la característica de carga balanceada existe solo en sistemas controlados, en redes de distribución en baja tensión la carga por lo general está desbalanceada, ya que los equipos y aparatos dentro de una vivienda varían con respecto a otra.

Continuemos con el análisis de esta conexión en Y con una carga balanceada también conectada en Y, a esta conexión la llamamos conexión Y-Y.

Como ya se mencionó anteriormente, las corrientes de línea (I_L) son las que se generan en el conductor de conexión de la carga, las identificamos con los subíndices correspondientes de la fase, en el caso de la conexión con la carga balanceada son las mismas, es decir: I_L = I_a = I_b = I_c. También podemos decir que las corrientes de línea son las que se generan en cada fase en relación con el neutro.

Las corrientes de fase se generan en las cargas conectadas a las fases y dependen del valor de la carga; del mismo modo, si la carga es balanceada, las corrientes de fase son iguales entre sí: I_F = I_ab = I_bc = I_ca.

Las tensiones de línea son iguales entre sí, tomando como principio que los devanados del transformador y la inducción del primario sobre el secundario es exactamente la misma, por lo cual: E_L = E_ab = E_bc = E_ca. La tensión de fase es la diferencia de potencial que hay entre el neutro (N) y fase, siguiendo la idea de que son sistemas balanceados: E_F = E_aN = E_bN = E_cN.

De las E_L y E_F podemos decir que las primeras son mayores con respecto a las segundas en un 73.2% aproximadamente. Esto debido a que están afectadas por una 3 , resultado de un análisis de un diagrama fasorial, similar al que se realizó en el número anterior. Por lo tanto: E_L = 3 E_F, además de que existe un desfasamiento entre ellas de 30º.

Veamos el siguiente diagrama fasorial:

En este diagrama podemos observar los desfasamientos que existen entre las tensiones de fase y tensiones de línea. Del desarrollo del diagrama fasorial tenemos lo siguiente:

La tensión de fase (E_aN)se toma como referencia, por lo tanto no tiene ángulo de desfasamiento, así que podemos representarla de la siguiente manera: E_aN = E_L∠0º ; la otra tensión de fase E_bN sí tiene un desfasamiento de 120º respecto a la de referencia, entonces se representa de la siguiente manera: E_bN = E_L∠120º , lo mismo ocurre con la tensión de E_cN , que está desfasada 120º con respecto a la E_bN y 240º con respecto a E_aN, que es la de referencia; por lo tanto la representamos así: E_cN = E_L∠240º o bien E_cN = E_L∠ −120º .

5 tipos de subestaciones eléctricas

Por su función, las subestaciones eléctricas se clasifican en:

1. Subestaciones en las plantas generadoras o centrales eléctricas. Modifican los parámetros de la energía suministrada por los generadores para poder transmitirla en alta tensión. Los generadores pueden suministrar la potencia entre 5 y 25 kV. La transmisión depende del volumen, la energía y la distancia.
   
   
   
   
   
2. Subestaciones receptoras primarias. Reciben alimentación directa de las líneas de transmisión y reducen la tensión para alimentar los sistemas de subtransmisión o las redes de distribución. Pueden tener en su secundario tensiones de 115, 69, 34.5, 6.9 ó 4.16 kV.
   
   
   
   
   
3. Subestaciones receptoras secundarias. Reciben alimentación de las redes de subtransmisión y suministran la energía a las redes de distribución a tensiones comprendidas entre 34.5 y 6.9 kV.
   
   
   
   
   

Ver también: 8 partes de las subestaciones eléctricas

Por el tipo de instalación, se clasifican en:

1. Subestaciones tipo intemperie. Son instalaciones de sistemas de alta y muy alta tensión generalmente, y están habilitadas para resistir las diversas condiciones atmosféricas.
   
   
   
   
   
2. Subestaciones tipo blindado. Son una variante del tipo interior, se instalan en edificios que disponen de espacios reducidos para alojarlas. Sus componentes deben estar bien protegidos.
   
   
   
   
   

Los parámetros eléctricos a considerar para definir el tipo de construcción y los equipos y aparatos de las subestaciones son: la tensión que requiere la instalación, el nivel de aislamiento aceptable en los aparatos, la corriente máxima y la corriente de corto circuito.

Las tensiones del sistema eléctrico nacional, según lo reportado por CFE son:

• Para transmisión: 161, 230 y 400 kV.
• Para subtransmisión: 69, 85, 115 y 138 kV.
• La red de distribución está integrada por las líneas de subtransmisión con los niveles mencionados anteriormente de 69, 85, 115 y 138 kV; así como las de distribución en niveles de 34.5, 23, 13.8, 6.6, 4.16 y 2.4 kV y baja tensión.
• Para distribución en plantas industriales: 34.5 kV, 23 kV, 13.8 kV, 4.16 kV, 440 V, 220/127 V.

Entre los beneficios que proporcionan las subestaciones eléctricas podemos mencionar:

1. Mayor seguridad en el suministro. Por lo general, la alimentación de las subestaciones proviene de líneas de alto voltaje que por estar protegidas hacen que la probabilidad de fallo sea menor. Por lo tanto, existe una mejor regulación del voltaje.
   
   
2. Uso racional de energéticos. Al reducir las caídas de tensión, el uso de conductores de grueso calibre también disminuye, de modo que es posible tener voltajes de distribución de 440 V, 2300 V, 4160 V, etc., con los que habrá menos pérdidas.
   
   
3. Economía. El costo del suministro de energía de alta tensión es más bajo que el de baja tensión. Además, la instalación de subestaciones en los grandes centros de consumo permite ahorrar materiales como cables y conductos.
   
   

Antes de diseñar una subestación, es necesario solicitar a la compañía proveedora de energía eléctrica datos como el nivel de voltaje disponible, la variación del nivel de voltaje, el punto de entrega del suministro y la ruta de la línea, la corriente de corto circuito trifásico y monofásico en el punto de suministro y las tarifas.

8 partes de las subestaciones eléctricas

Para que la energía eléctrica llegue a los distintos centros de consumo, recorre un largo camino que inicia en las centrales generadoras. Las subestaciones son uno de los subsistemas que conforman el sistema eléctrico, su función es modificar los parámetros de la energía para hacer posible su transmisión y distribución.

Las subestaciones eléctricas intervienen en la generación, transformación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. Una subestación eléctrica está compuesta por dispositivos capaces de modificar los parámetros de la potencia eléctrica (tensión, corriente, frecuencia, etc.) y son un medio de interconexión y despacho entre las diferentes líneas de un sistema eléctrico.

Los elementos principales de una subestación son:

1. Transformador. Es una máquina eléctrica estática que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro conservando la frecuencia constante, opera bajo el principio de inducción electromagnética y tiene circuitos eléctricos que están enlazados magnéticamente y aislados eléctricamente.
   
   
2. Interruptor de potencia. Interrumpe y restablece la continuidad de un circuito eléctrico. La interrupción se debe efectuar con carga o corriente de corto circuito.
   
   
3. Restaurador. Es un interruptor de aceite con sus tres contactos dentro de un mismo tanque y que opera en capacidades interruptivas bajas. Los restauradores están construidos para funcionar con tres operaciones de recierre y cuatro aperturas con un intervalo entre una y otra; en la última apertura el cierre debe ser manual, ya que indica que la falla es permanente.


Ver también: El sistema de distribución de la energía eléctrica


4. Cuchillas fusibles. Son elementos de conexión y desconexión de circuitos eléctricos. Tienen dos funciones: una como cuchilla desconectadora, para lo cual se conecta y desconecta, y otra como elemento de protección. El elemento de protección lo constituye el dispositivo fusible que se encuentra dentro del cartucho de conexión y desconexión.
   
   
5. Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba. Sirven para desconectar físicamente un circuito eléctrico. Por lo general se operan sin carga, pero con algunos aditamentos se puede operar con carga hasta ciertos límites.
   
   
6. Apartarrayos. Se encuentra conectado permanentemente en el sistema, descarga la corriente a tierra cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud. Su operación se basa en la formación de un arco eléctrico entre dos explosores cuando se alcanza el valor para el cual esta calibrado o dimensionado.
   
   
7. Transformadores de instrumento. Existen dos tipos: transformadores de corriente (TC), cuya función principal es cambiar el valor de la corriente en su primario a otro en el secundario; y transformadores de potencial (TP), cuya función principal es transformar los valores de voltaje sin tomar en cuenta la corriente. Estos valores sirven como lecturas en tiempo real para instrumentos de medición, control o protección que requieran señales de corriente o voltaje.
   
   
8. Barras o buses. Son las terminales de conexión por fase.
   
   

El sistema eléctrico está compuesto por las centrales generadoras, líneas de transporte, subestaciones, líneas de distribución y centros de consumo.

Los sistemas de una subestación son:

• Sistema de protección contra sobrevoltaje y sobrecorriente
• Sistema de medición y control
• Sistema de barras colectoras o buses
• Sistemas auxiliares: sistema de enfriamiento, filtrado de aceite, presión etc.

Las líneas de transmisión y los campos electromagnéticos

Es conocido que toda corriente eléctrica produce campos magnéticos y todo campo magnético variable induce campos eléctricos, a estos se les conoce en forma conjunta como campos electromagnéticos y se pueden dividir en dos tipos:

1. De origen natural: tales como los generados por las tormentas solares, la Tierra , los organismos vivos, etc.
2. De origen artificial o creados por el hombre: tales como los generados por los electrodomésticos, las líneas de alto voltaje, las líneas de transmisión y distribución de electricidad, las ondas de radio y televisión, etc.

En el caso de las líneas de transmisión de la energía se hace comúnmente a través de conductores eléctricos tendidos sobre estructuras metálicas en forma de torres para llevarla desde los puntos de generación hasta las zonas donde será distribuida para su consumo. En México, la transmisión de energía eléctrica se realiza a tensiones de entre, 161 y 400 kilovolts (kV); y la red de distribución está integrada por líneas de subtransmisión con niveles de tensión de 138, 115, 85 y 69 kV; así como, las de distribución en niveles de 34.5, 23, 13.8, 6.6, 4.16 y 2.4 kV y baja tensión.
Es común que las líneas de transmisión crucen por núcleos poblacionales; del mismo modo, las líneas de subtransmisión y distribución, aunque a voltajes menores, se encuentran de manera más cercana ó dentro de las poblaciones bañando constantemente de estas radiaciones a quienes habitan cerca de ellas.
Mucho se ha dicho y en diferentes sentidos sobre la influencia de estos campos en la salud de las personas, pero antes de entrar en este análisis revisaremos con más detenimiento lo que son en sí estos campos.

Los campos electromagnéticos son una combinación de ondas eléctricas (E) y magnéticas (H) que se desplazan simultáneamente, como se muestra en el diagrama. Se propagan a la velocidad de la luz, y están caracterizados por una frecuencia y una longitud de onda. La frecuencia es, simplemente, el número de oscilaciones de la onda por unidad de tiempo, medido en múltiplos de un hertzio (1 Hz = 1 ciclo por segundo), y la longitud de onda es la distancia recorrida por la onda en una oscilación (o ciclo).

Ver también: Transmisión y distribución de la energía eléctrica

Onda electromagnética sinusoidal
Los campos electromagnéticos de baja frecuencia son los de frecuencias inferiores a 300 Hz. A este nivel de frecuencia tan bajo, las longitudes de onda en el aire son muy largas (6000 km a 50 Hz, y 5000 km a 60 Hz) y, en la práctica, los campos eléctricos y magnéticos actúan independientemente y se miden por separado.

Los campos magnéticos
Se producen cuando hay cargas eléctricas en movimiento, es decir, corrientes eléctricas, y determinan el movimiento de las cargas. Su intensidad se mide en ampers por metro (A/m), aunque suele expresarse en función de la inducción magnética que produce, la cual se mide en teslas (T), militeslas (mT) o microteslas (μT).
En algunos países, se utiliza otra unidad denominada gauss (G) ( 10.000 G = 1 T) o miligauss (mG) (1mG = 0.1 m T). Todo aparato conectado a una red eléctrica generará a su alrededor un campo magnético proporcional a la cantidad de corriente que obtiene de la fuente. La intensidad de estos campos es mayor cuanto más cerca esté del aparato y disminuye con la distancia. En general, los campos magnéticos no pueden ser bloqueados por los materiales de uso normal.
Sobre los efectos que estos campos pueden producir, reproduciremos aquí la postura de la Organización Mundial de la salud, que es la es la autoridad directiva y coordinadora de la acción sanitaria en el sistema de las Naciones Unidas.

Los campos eléctricos
Se producen por la presencia de cargas eléctricas, y determinan, a su vez, el movimiento de otras cargas situadas dentro de su alcance. Su intensidad se mide en volts por metro (V/m) o en kilovolts por metro (kV/m). Cuando un objeto acumula carga eléctrica, ésta hace que otras cargas de su mismo signo o de signo opuesto experimenten una repulsión o una atracción. La intensidad de estas fuerzas se denomina tensión eléctrica o voltaje y se mide en voltios (V).
Todo aparato conectado a una red eléctrica, aunque no esté encendido, está sometido a un campo eléctrico que es proporcional al voltaje de la fuente a la que está conectado.
Los campos eléctricos son más intensos cuanto más cerca están del aparato, y se debilitan con la distancia. Algunos materiales comunes, como la madera o el metal, bloquean sus efectos.

La intensidad de las fuerzas en los campos eléctricos y electromagnéticos se miden en voltios.

Es la responsable de desempeñar una función de liderazgo en los asuntos sanitarios mundiales, configurar la agenda de las investigaciones en salud, establecer normas, articular opciones de política basadas en la evidencia, prestar apoyo técnico a los países y vigilar las tendencias sanitarias mundiales:

“En la práctica, la única manera en que los campos electromagnéticos de baja frecuencia pueden interactuar con los tejidos vivos es induciendo en ellos campos y corrientes eléctricas. Sin embargo, a los niveles que son habituales en nuestro medio ambiente, la magnitud de estas corrientes es inferior a la de las corrientes que produce espontáneamente nuestro organismo.

Estudios sobre los campos eléctricos: Los datos de que se dispone sugieren que, si exceptuamos la estimulación causada por las cargas eléctricas inducidas en la superficie de nuestro cuerpo, la exposición a campos no superiores a 20 kV/m produce unos efectos escasos e inocuos. No está demostrado que los campos eléctricos tengan efecto alguno sobre la reproducción o el desarrollo de los animales a intensidades superiores a los 100 kV/m.

Estudios sobre los campos magnéticos: Existen escasas pruebas experimentales confirmadas de que los campos magnéticos ELF afecten a la fisiología y el comportamiento humanos a las intensidades habituales en el hogar o en el medio ambiente. En voluntarios sometidos durante varias horas a campos ELF de hasta 5 mT, los efectos de esta exposición fueron escasos tras realizar diversas pruebas clínicas y fisiológicas de hematología, electrocardiografía, ritmo cardíaco, presión arterial o temperatura del cuerpo."

En resumen podemos decir en nuestro medio ambiente se encuentran una gran cantidad de campos electromagnéticos diversos en su origen y en su frecuencia a los cuales estamos expuestos todas las personas y en la medida que la tecnología avanza esta exposición es cada vez mayor. Aunque nadie pone en duda los enormes beneficios que la energía eléctrica aporta a la vida cotidiana, en los últimos veinte años ha aumentado la preocupación del público ante la posibilidad de que la exposición a campos eléctricos y magnéticos de frecuencias extremadamente bajas (ELF) tenga algún efecto nocivo para la salud. Este tipo de campos está asociado principalmente a la transmisión y uso de energía eléctrica a las frecuencias de 50/60 Hz.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) está examinando los aspectos sanitarios de esta situación en el marco de su Proyecto Internacional sobre los Campos Electromagnéticos. Es necesario determinar claramente las posibles consecuencias sanitarias y, si se considera procedente, habrá que adoptar las medidas paliativas apropiadas.

Normas para líneas subterraneas de CFE

Las redes subterráneas se han incorporado a proyectos de vivienda popular y su tendencia es creciente debido a su garantía en la continuidad en el servicio y el bajo costo de mantenimiento.

Las primeras normas nacionales de construcción de líneas subterráneas se editaron en 1974 y tuvieron vigencia hasta finales de 1992. La segunda edición estuvo vigente hasta marzo de 1997; actualmente se cuenta con la versión 2008 de las Normas de Distribución - Construcción de Líneas Subterráneas, la cual incorpora los avances tecnológicos que han permitido la modernización de la técnicas de construcción, así como el empleo de materiales, equipos y accesorios más eficientes, que permiten abatir costos, sin menoscabo de la confiabilidad y seguridad que proporcionan los sistemas subterráneos.

Estas Normas han sido mejoradas con los comentarios y aportaciones que se han obtenido en diferentes foros y congresos de sistemas de distribución subterránea, donde participan fabricantes y desarrolladores, contratistas y personal de la Comisión Federal de Electricidad; lo que ha favorecido la unificación de criterios en cuanto a la elaboración de proyectos y construcción de redes subterráneas, además de implementar procesos constructivos innovadores con el uso de nuevas tecnologías.

Ver también: 3 tipos de Normas en México

Así, las redes subterráneas se han incorporado a proyectos de vivienda popular y su tendencia es creciente dada su garantía en la continuidad en el servicio y el bajo costo de mantenimiento. Debido a esto, se ha vuelto prioritario fortalecer los criterios y definir los métodos, equipos y materiales que se utilicen en la planeación, proyecto y construcción de redes subterráneas.

Estas normas tienen como objetivo establecer a nivel nacional, en el área de Distribución de CFE, los criterios, métodos, equipos y materiales utilizados en la planeación, proyecto y construcción de redes de distribución subterránea, que permitan lograr con la máxima economía, instalaciones eficientes que requieran un mínimo de mantenimiento; y son aplicables a sistemas de hasta 136 kV, en terrenos normales, terrenos con niveles freáticos alto, muy alto y terrenos rocosos.

Esta norma incluye un disco multimedia que además de incluir el mismo contenido del libro impreso, cuenta con una interfaz gráfica interactiva con animaciones y audio; además de vínculos a Internet para consultar las especificaciones CFE vigentes y permitir futuras actualizaciones.

Se divide en 7 capítulos, el primero trata sobre Generalidades y los siguientes tres abordan los temas de baja y media tensión como sigue:

• Diseño y proyecto
• Construcción
• Especificaciones de obra y catálogo de Equipo, Materiales, Accesorios y Herramientas

Los capítulos 5, 6 y 7 tienen los mismos nombres, pero están dedicados a la alta tensión.

Esta norma vanguardista incorpora avances tecnológicos que permiten la modernización de las técnicas de construcción, incluye rutinas y ejercicios de los ensambles de los accesorios que permiten una mejor percepción de los sistemas subterráneos, así como animaciones que muestran la elaboración de empalmes y terminales de las principales tecnologías que actualmente se emplean en la CFE. Facilita la elaboración de proyectos, ya que permite exportar la simbología para los planos e incluso los mismos planos que contiene.

Incluye dos programas que sirven de apoyo a proyectistas y diseñadores: el “Pull Planner 3000”, y el “DEPRORED”.

El Pull-Planner™ 3000 para Windows™ calcula tensiones de tirado en el cable y presión lateral en las curvas usando ecuaciones de tirado. Las tensiones estimadas son útiles en el diseño del sistema de ductos y en la planeación del tirado del cable. Tal planeación puede ahorrar tiempo y dinero minimizando empalmes, bóvedas de inspección, optimizando el tirado del cable, etc., asegurando que las tensiones en la instalación no dañarán el cable.

El DEPRORED es el sistema Desarrollador de Proyectos de Redes Eléctricas de Distribución. Permite operar información por circuito de las redes eléctricas de distribución, proyectos realizados por contratistas, desarrolladores urbanos y otros. El sistema tiene la finalidad de elaborar proyectos digitalizados de instalaciones eléctricas aéreas y subterráneas que se añaden en la base de datos de las redes de distribución de CFE. Actualmente es utilizado en las 13 divisiones que conforman la CFE a nivel nacional, permitiéndoles contar con un Sistema de Levantamiento de Redes Eléctricas de Distribución, orientado especialmente para los nuevos proyectos realizados por terceros que se incorporan a la red de distribución, además de admitir la transferencia de la información capturada en el “Sistema de Información Geográfico Eléctrico de Redes Eléctricas de Distribución” (SIGED), logrando el objetivo de realizar estudios fidedignos de planeación a corto plazo.

En conclusión, la CFE pretende con estas Normas incorporar los últimos avances tecnológicos que han permitido la modernización de las técnicas de construcción, así como el empleo de materiales, equipos y accesorios más económicos que reducen considerablemente los costos iniciales de las instalaciones subterráneas; del mismo modo facilitar la percepción de la operación de los sistemas subterráneos y elaborar proyectos de una manera más sencilla.

La calidad que se busca con estas normas al final impacta en la eficiencia de las instalaciones eléctricas residenciales.

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Transmisión y distribución de la energía eléctrica

La energía eléctrica se genera en el momento en que se va a consumir, ya que uno de sus inconvenientes es que no se puede almacenar en grandes cantidades; se debe transmitir a través de una gran red de cables tendidos sobre torres metálicas, interconectados entre sí, que hacen llegar
la energía eléctrica a los lugares donde se consume.

Desde las instalaciones electricas residenciales hasta grandes complejos industriales, desde una granja en el campo hasta un hospital en una gran ciudad, pasando por comercios, oficinas y fábricas, se hace llegar donde se requiera, a todos los rincones del país.

Para lograr esto, se debe aumentar el voltaje a la energía que se genera, porque de este modo se transmite con más eficiencia; conforme llega al lugar donde será consumida, el voltaje (o tensión) se reduce a los valores adecuados por medio de transformadores, y se hace de manera gradual, de acuerdo a la distancia entre el lugar donde se genera y donde se consume.

La primera transmisión a distancia de la corriente alterna trifásica fue la de una central hidroeléctrica de 200 kW en Alemania, en 1891, a una distancia de 170 km.

La tensión del generador se elevaba de 95 a 15,000V, tensión de transmisión y luego se reducía hasta 113V y se aplicaba a un motor asincrónico trifásico de 75 kW que accionaba una unidad de bombeo.

Ver también: 5 tipos de centrales generadoras.

El desarrollo de las aplicaciones industriales de la electricidad, que iniciaron a fines del siglo XIX, se orientó sobre dos caminos, la corriente directa y la corriente alterna, esta última en las frecuencias exigidas por distintas necesidades, de 15, 25, 42, 45, 50 y 60 Hz.

Estas se fueron unificando y actualmente se utilizan las de 50 y 60 Hz.

En nuestro país las líneas eléctricas se dividen de la siguiente manera:

1. Transmisión: Operan en 400, 230, 161 y 150 kV, recorren distancias del orden de los 200 km y forman grandes redes que se les denomina troncales.
2. Sub transmisión: operan con niveles de tensión de 138, 115, 85 y 69 kV
3. Distribución: operan con niveles de 34.5, 23, 13.8, 6.6, 4.16 y 2.4 kV.

Se estima que en México la longitud de los diferentes tipos de líneas era de 46,052 km para las líneas de transmisión, de 45,763 km para las líneas de sub transmisión y 598,988 km para las de distribución.

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Sistema de distribución de energía: vital para llevar electricidad a los hogares

Las centrales generadoras de energía eléctrica suministran energía a miles de hogares y negocios. Los transformadores elevadores incrementan el voltaje producido en la central haciendo que la corriente fluya con más facilidad a lo largo de líneas de transmisión de alto voltaje.

En los confines de la tecnología moderna, existe un engranaje invisible que trabaja incansablemente para llevar la energía eléctrica a nuestros hogares: el sistema de distribución de energía. A menudo pasado por alto, este intrincado sistema es la columna vertebral que conecta los circuitos de generación con los interruptores de nuestras casas, permitiéndonos disfrutar de la comodidad de la electricidad en nuestras vidas cotidianas.

Transportando la energía eléctrica

¡Bienvenidos a un fascinante recorrido por el asombroso mundo de la transportación de la energía eléctrica! En esta entrada, exploraremos cómo la electricidad viaja desde los puntos de generación hasta nuestros hogares, negocios y ciudades. A medida que desentrañamos los misterios detrás de las redes eléctricas y los sistemas de transmisión, descubriremos la tecnología y la infraestructura que hacen posible que la energía eléctrica llegue a donde más se necesita.