1. Introducción a la Tecnología Eléctrica

1.1. Conceptos Básicos

Curva de Carga: Representación gráfica de la demanda eléctrica a lo largo del tiempo. El eje vertical muestra la potencia y el eje horizontal el tiempo (horas).

Red de Distribución: Conjunto de redes con tensión inferior a 220 kV. Su función es transportar la energía a los consumidores. Se clasifican en redes de reparto, redes de distribución de media tensión y redes de distribución de baja tensión.

Subestación: Encargada de interconectar distintas redes. Si la interconexión se realiza a diferentes niveles de tensión, incorporan estaciones de transformación.

1.2. Factores de Carga y Producción

• Factores Asociados a la Carga:
  • Potencia Máxima
  • Potencia Media
  • Factor de Carga
  • Factor de Simultaneidad
• Factores Asociados a la Producción:
  • Potencia Instalada
  • Potencia Disponible
  • Factor de Reserva
  • Factor de Instalación
  • Factor de Utilización
  • Horas de Utilización

2. Centrales Eléctricas

2.1. Clasificación

Según la transformación energética:

• Térmica-mecánica: Centrales térmicas de combustible fósil y nuclear.
• Mecánica-mecánica: Centrales hidráulicas, eólicas, etc.
• Directa: Centrales fotovoltaicas.

Según la energía primaria:

• Hidroeléctricas (agua)
• Térmicas de combustible fósil (carbón, fueloil, gasoil, gas natural)
• Térmicas de combustible nuclear (uranio)
• Energías renovables (solar, eólica, biomasa)

Según su función en el sistema eléctrico:

• Centrales de base: Funcionan en régimen uniforme cubriendo la demanda mínima.
• Centrales de punta: Cubren las puntas de consumo. Solo funcionan en las horas más críticas del día.
• Centrales intermedias: Funcionamiento intermedio, dejando de funcionar o haciéndolo bajo mínimo técnico en horas valle.
• Centrales de reserva: Suelen ser antiguas y se ponen en funcionamiento por averías o revisiones de otras centrales.
• Centrales de emergencia: Instalaciones pequeñas en puntos aislados, donde no puede faltar la energía eléctrica.

2.2. Características de Centrales

Centrales de Base: Funcionan en régimen uniforme, cubriendo la demanda mínima. Costes de operación bajos, costes de capital altos. Rendimiento elevado. Suelen ser centrales nucleares y térmicas de carbón de elevada potencia.

Centrales de Punta: Cubren las puntas del consumo, tienen una velocidad de respuesta rápida y costes de capital no elevados. Suelen ser centrales con turbinas de gas o hidráulicas.

2.3. Tipos de Turbinas

Existen dos tipos de turbinas: de acción (ej. Pelton) y de reacción (ej. Francis y Kaplan).

3. Baja Tensión

3.1. Distribución en Baja Tensión

En España se utiliza el esquema TT.

Tipos de esquemas de distribución: TT, TN, IT.

Contacto Directo: Se produce al tocar directamente un conductor eléctrico en tensión. La persona soporta la totalidad de la tensión de la fase y la corriente circula por ella.

Contacto Indirecto: Se produce al tocar una parte metálica de un receptor que se encuentra accidentalmente bajo tensión. Si la masa está conectada a tierra, por la persona solo circula una pequeña parte de la corriente.

Protección Principal en Baja Tensión: Evitar el contacto con partes activas aislándolas; poniendo barreras y envolventes; interponiendo obstáculos; y alejándolas.

Puesta a Tierra: Sistema de protección que evita que, ante un fallo de aislamiento, la energía eléctrica afecte al usuario.

Tensión en Baja Tensión: <1000 voltios (corriente alterna) ó <1500 voltios (corriente continua).

3.2. Intensidad y Sobreintensidades

Intensidad Admisible: Valor constante de intensidad que un conductor puede soportar sin que su temperatura supere el valor especificado.

Sobreintensidad o Sobrecorriente: Intensidad superior a la intensidad nominal.

Causas de Sobreintensidades:

• Sobrecargas (previstas: arranque de motores, picos de demanda; no previstas: averías, sobreutilización).
• Cortocircuitos.
• Descargas eléctricas atmosféricas.

Tensión Nominal: Valor convencional de la tensión para la que se ha previsto el funcionamiento y aislamiento de un sistema o instalación.

3.3. Aparamenta Eléctrica

Definición: Conjunto de aparatos para la conexión y desconexión de circuitos.

Funciones:

• Protección de circuitos ante sobrecargas, cortocircuitos, defectos de aislamiento y tensiones inadecuadas.
• Seccionamiento o aislamiento de un circuito o aparato para intervenir con seguridad.

Seccionador: Permite el aislamiento de un circuito o aparato para intervenir con seguridad. No puede actuar en carga. Soporta corrientes normales y anormales (cortocircuitos, en un periodo limitado).

Interruptor de Corte en Carga: Establece, soporta e interrumpe corrientes nominales e incluso sobrecargas. Soporta corrientes de cortocircuito durante un tiempo, pero no las corta. Puede abrir en vacío.

Interruptor Automático: Establece, soporta e interrumpe corrientes en condiciones normales y anormales (cortocircuito).

Fusible: Desconecta los circuitos cuando la intensidad es superior a la normal (sobrecarga o cortocircuito).

Tensión Más Elevada de una Red: Valor más elevado de tensión entre fases en un instante y punto cualquiera de la red, en condiciones normales.

Relé: Dispositivo que da órdenes de apertura o cierre a los interruptores automáticos según las variables medidas.

Interruptor Automático Magnetotérmico: Pequeño interruptor automático que integra la función del relé y del interruptor. Protege a las personas de contactos directos.

Tensión Máxima Permitida: 50 voltios en lugares secos; 12 voltios en lugares mojados o a la intemperie.

Material Dieléctrico: Mal conductor de la electricidad (aislante) que, sometido a un campo eléctrico externo, puede establecer un campo eléctrico interno (ej. vidrio, goma, cerámica).

VDR (Varistor): Resistencia que varía con la tensión. Protege contra sobretensiones, comportándose casi como un cortocircuito ante picos altos de tensión.

4. Aparamenta de Maniobra y Protección

4.1. Tipos y Condiciones de Uso

Seccionador, interruptor, interruptor automático y fusible.

4.2. Sobretensiones y Pararrayos

Sobretensiones Transitorias: Corta duración (μs) pero valor eficaz muy elevado (miles de voltios). Se originan por maniobras en la red o descargas atmosféricas.

Pararrayos Autovalvulares: Evitan los peligros de las sobretensiones (descargas atmosféricas y sobretensiones por maniobras).

Dispositivos de Protección: Evitan fallos en los aislantes eléctricos limitando las sobretensiones.

4.3. Transformadores

Clasificación de Transformadores:

• Según el sistema de tensiones
• Según su función
• Según el refrigerante
• Según el tipo de instalación

Tipos de transformadores según su función: De central, de subestación y de distribución.