Red de distribución de energía eléctrica para niños
La Red de Distribución de la Energía Eléctrica o Sistema de Distribución de Energía Eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico que lleva la energía desde las subestaciones de distribución hasta los hogares y negocios (los usuarios finales). Esta tarea la realizan empresas llamadas Operadores del Sistema de Distribución (DSO, por sus siglas en inglés) o distribuidores de electricidad.
Los elementos principales que forman esta red son:
- Subestación de distribución: Es un lugar con equipos como transformadores e interruptores. Su función es bajar la alta tensión de las líneas de transmisión a un nivel de media tensión. Así, la energía se puede enviar a muchas direcciones.
- Circuito primario: Son las líneas que salen de la subestación con media tensión.
- Circuito secundario: Son las líneas que llevan la energía a los usuarios finales con baja tensión.
Contenido
- Historia de la distribución eléctrica
- ¿Cómo se distribuye la energía?
- Tipos de redes de distribución
- Criterios para diseñar redes de distribución
- Equilibrio entre producción y consumo
- Equipos usados en redes de distribución
- Sistema de protecciones
- Regulación de la distribución por países
- CUPS
- Comercialización de la electricidad
- Véase también
- Galería de imágenes
Historia de la distribución eléctrica
La necesidad de distribuir energía eléctrica surgió en la década de 1880. Fue entonces cuando se empezó a generar electricidad en grandes centrales eléctricas. Antes, la electricidad se producía en el mismo lugar donde se iba a usar.
Los primeros sistemas de distribución en ciudades de Europa y Estados Unidos se usaron para la iluminación. Había dos tipos de luces:
- Las luces de arco: Funcionaban con corriente alterna (CA) o corriente continua (CC) de muy alto voltaje (unos 3.000 voltios). Se usaban para el alumbrado público y grandes espacios.
- Las luces incandescentes: Funcionaban con corriente continua de bajo voltaje (100 voltios). Reemplazaron al gas en casas y comercios.
Los sistemas de luces de arco podían llevar electricidad a largas distancias, hasta 11 kilómetros. Sin embargo, los primeros sistemas de luces incandescentes de corriente continua, como el de la estación Pearl Street de Edison en 1882, solo podían abastecer a clientes que estuvieran a menos de 2.4 kilómetros. Esto se debía a que usaban un voltaje bajo (110 voltios) y necesitaban cables de cobre muy gruesos y caros.
La llegada del transformador
Llevar electricidad a distancias más largas era un gran desafío. Pero a mediados de 1880, hubo un avance importante: se crearon transformadores que funcionaban bien. Estos aparatos podían "subir" el voltaje de la corriente alterna para transportarla lejos. Luego, cerca del usuario, podían "bajar" el voltaje a un nivel seguro para su uso.
La corriente alterna (CA) resultó ser mucho más económica para transportar. Las grandes centrales de CA podían dar energía a ciudades y regiones enteras. Por eso, el uso de la CA se extendió rápidamente.
En Estados Unidos, hubo una competencia entre la corriente continua (CC) y la corriente alterna (CA) a finales de 1880. Thomas Edison defendía la CC, mientras que George Westinghouse impulsaba los sistemas de CA con transformadores. Al final, la CA se convirtió en la forma principal de transmitir energía. Esto fue gracias a nuevas ideas en Europa y Estados Unidos para los motores eléctricos y la creación de sistemas que permitían conectar muchas redes a las grandes redes de CA.
Durante la primera mitad del siglo XX, muchas empresas eléctricas se encargaban de todo: generar, transmitir, distribuir y cobrar la electricidad. A partir de los años 1970 y 1980, algunos países empezaron a cambiar cómo se organizaba la industria eléctrica. Esto llevó a que la generación y venta de electricidad se volvieran más competitivas. Sin embargo, el sistema de distribución siguió siendo regulado.
¿Cómo se distribuye la energía?
La distribución de la energía eléctrica desde las subestaciones de la red de transporte se hace en dos pasos:
- Red de reparto: Esta red sale de las subestaciones y lleva la energía, a menudo en forma de anillos alrededor de las ciudades, hasta otras estaciones transformadoras más pequeñas. Las tensiones que usa están entre 25 y 132 kV. En estas estaciones, la tensión se reduce de nuevo a un nivel de media tensión.
- Red de distribución: Esta es la red que lleva la energía directamente a los puntos de consumo. Funciona con tensiones de 3 a 30 kV. Cubre las áreas de las ciudades y grandes industrias, conectando las estaciones transformadoras con los centros de transformación. Estos centros son el último paso en media tensión, ya que la energía sale de ellos en baja tensión (125/220 o 220/380 V) para llegar a los hogares.
Las líneas de la red de distribución suelen funcionar de forma radial, como los radios de una rueda, sin formar circuitos cerrados. Si hay una avería, un aparato de protección la detecta y corta la energía en esa parte de la red.
Para encontrar una avería, se usa un método de "prueba y error". Se divide la parte afectada de la red en dos y se prueba una mitad. Así, se va acortando la zona con problemas y se devuelve la energía al resto de la red. A veces, esto puede causar varias interrupciones cortas para un mismo usuario.
Tipos de redes de distribución
La forma en que se organiza una red de distribución se llama "topología". Esto se refiere a cómo se disponen los cables y equipos para llevar la energía desde la fuente.
Red radial o en antena
Esta red se alimenta desde un solo punto y la energía se extiende hacia afuera, como los radios de una bicicleta.
Ventajas
- Es sencilla de construir.
- Es fácil de proteger con sistemas que detectan fallas.
Desventajas
- Si hay una falla, toda la parte de la red que depende de ese punto se queda sin servicio.
- Sin embargo, hoy en día existen dispositivos modernos que pueden desconectar automáticamente la zona con problemas y restaurar el servicio rápidamente.
Redes en bucle abierto
En esta estructura, cualquier punto de consumo puede recibir energía por dos caminos diferentes. Aunque solo uno de ellos esté activo normalmente, el otro sirve como respaldo en caso de emergencia.
Ventajas
- Tiene las mismas ventajas que las redes radiales.
- Además, permite alimentar la red desde una fuente o la otra. Así, si hay una falla, solo la parte más pequeña posible se queda sin servicio, y el resto de la línea sigue funcionando.
Desventajas
- Si la estructura está lejos de un pararrayos, la electricidad podría dirigirse a las puntas de la tierra, lo que afectaría a las estructuras cercanas.
Red mallada
En este tipo de red, los cables forman una especie de malla o red interconectada. Si ocurre un cortocircuito, los interruptores cercanos se abren, pero la energía puede seguir llegando a los demás puntos por otros caminos.
Ventajas
- Es muy segura y confiable.
- Es fácil de mantener.
Desventajas
- Es la más compleja y cara de construir.
- Por eso, se usa principalmente en zonas urbanas muy pobladas o en el centro de las ciudades, donde se necesita mucha energía.
Criterios para diseñar redes de distribución
Regulación de voltaje
La regulación se refiere a cuánto baja el voltaje en los cables y equipos de la red. No es bueno que el voltaje baje demasiado, porque el usuario final recibiría menos energía de la necesaria.
Existen diferentes formas de calcular esta caída de voltaje, dependiendo de las normas de cada país.
Criterio económico
Al diseñar una red, también se busca que sea lo más eficiente y económica posible, usando los materiales y equipos adecuados.
Corrientes de cortocircuito
Las corrientes de cortocircuito son muy altas y peligrosas. Al diseñar la red, se debe considerar cómo limitar estas corrientes para proteger los equipos y garantizar la seguridad. Esto se logra, en parte, con el sistema de conexión a tierra del neutro de la red. Hay varias formas de hacerlo, cada una con sus ventajas y desventajas en cuanto a la seguridad y la continuidad del servicio.
Equilibrio entre producción y consumo
La electricidad es una de las pocas energías que no se puede guardar en grandes cantidades (excepto en presas hidráulicas). Por eso, las empresas que manejan la red deben asegurarse de que siempre haya un equilibrio entre la energía que se produce y la que se consume.
Si hay un desequilibrio, pueden ocurrir problemas:
- Si se consume más de lo que se produce: Hay riesgo de un "apagón" porque los generadores pueden perder su ritmo.
- Si se produce más de lo que se consume: También puede haber un "apagón" porque los generadores se aceleran demasiado.
Las conexiones entre países ayudan a compartir el riesgo de apagones. Si un país tiene un problema, otros pueden ayudar a mantener el equilibrio.
La aparición de muchas pequeñas fuentes de energía, como la energía eólica (del viento) o la energía solar fotovoltaica (del sol), hace que sea aún más importante mantener este equilibrio. Las redes inteligentes o Smart Grid buscan ayudar a equilibrar la red, tanto a nivel general como en las redes locales de distribución.
Equipos usados en redes de distribución
- Equipos de transformación: Cambian el voltaje de la electricidad.
- Conductores: Los cables que llevan la electricidad.
- Torres eléctricas: Estructuras que sostienen los cables.
- Equipos de Protección: Incluyen aparatos para proteger la red, como la puesta a tierra y los aisladores que separan los cables de las torres.
Sistema de protecciones
Para proteger la red y a las personas, se usan muchos dispositivos:
- Conductores preaislados
- Fusibles
- Seccionadores
- Seccionalizadores
- Reconectadores
- Interruptores
- Pararrayos
- Relés de protección (asociados a transformadores de medida)
Regulación de la distribución por países
Colombia
En Colombia, la Comisión de Regulación de Energía y Gas (CREG) establece las normas para los sistemas de distribución. Han definido diferentes niveles de voltaje para las instalaciones:
- Nivel de tensión I: Menos de 1 kV.
- Nivel de tensión II: Entre 1 y 30 kV.
- Nivel de tensión III: Entre 30 y 57.5 kV.
- Nivel de tensión IV: Más de 57.5 kV.
CUPS
El CUPS es un número que identifica tu punto de suministro de electricidad. Puedes encontrarlo en tu factura eléctrica o preguntando a tu empresa de electricidad. Con este código, puedes saber qué empresa es la distribuidora de energía en tu zona.
Comercialización de la electricidad
La comercialización de la electricidad es el último paso para que la energía llegue al consumidor. Después de que se genera y se transmite por las grandes líneas, y se distribuye por las redes locales, las empresas comercializadoras son las que venden la electricidad a los usuarios. En algunos lugares, como España, hay muchas empresas que compiten en este mercado.
Véase también
En inglés: Electric power distribution Facts for Kids
- Código Unificado de Punto de Suministro (CUPS)
- Comercialización de la electricidad
- Electricidad
- Media tensión eléctrica
- Sistema fásico
- Término de potencia
- Torre eléctrica
- Generación de energía eléctrica
- Comercialización de energía eléctrica
Galería de imágenes
-
Sistema de suministro eléctrico.
-
A finales de la década de 1870 y principios de la década de 1880 se introdujo la lámpara de arco utilizada en el exterior o en grandes espacios interiores como este sistema de Brush Electric Company instalado en 1880 en la ciudad de Nueva York.
-
Torres eléctricas de 20 kV en Polonia
