Red eléctrica para niños
Una red eléctrica es como una gran autopista invisible que lleva la electricidad desde donde se produce hasta tu casa, tu escuela o cualquier lugar que la necesite. Imagina que es un sistema gigante y conectado que asegura que siempre tengas energía para encender las luces, usar tu computadora o cargar tu teléfono.
Esta red tiene tres partes principales que trabajan juntas:
- Generación de electricidad: Aquí es donde se crea la energía. Se usan diferentes fuentes, como el agua, el viento, el sol, el carbón o el gas natural. Las plantas que producen electricidad suelen estar lejos de las ciudades.
- Transmisión de electricidad: Una vez que la electricidad se genera, se envía a través de cables muy grandes y torres altas. Estos cables llevan la energía a distancias muy largas, como si fueran las carreteras principales de la electricidad.
- Distribución de electricidad: Cuando la energía llega cerca de las ciudades, se reduce su fuerza (voltaje) en unas estaciones especiales llamadas subestaciones. Luego, se reparte a través de cables más pequeños que llegan a las casas, tiendas y fábricas.
Casi todas las redes eléctricas funcionan de forma sincronizada, lo que significa que la electricidad se mueve en ondas que coinciden en el tiempo. Esto permite que la energía fluya de manera eficiente por toda la zona, conectando muchas fuentes de energía y muchos lugares que la usan. En algunos países, como el Reino Unido o la India, a esta red se le llama "National Grid".
Aunque la mayoría de las personas tienen acceso a la electricidad, en 2017, alrededor de 840 millones de personas en el mundo (especialmente en África) aún no estaban conectadas a una red eléctrica.
Las redes eléctricas son muy importantes, por eso se necesita protegerlas. A medida que se usan más computadoras para controlarlas, también es importante protegerlas de posibles problemas informáticos.
Contenido
Historia de la red eléctrica
Desde la Revolución Industrial, la forma en que se distribuye la electricidad ha cambiado mucho. Al principio, la energía se producía muy cerca de donde se iba a usar. En el siglo XIX, la electricidad era una novedad y competía con otras formas de energía, como el vapor o el gas.
Con el tiempo, la iluminación eléctrica se volvió mucho mejor que la de gas. Fue entonces cuando Nikola Tesla tuvo ideas muy importantes para crear un sistema eléctrico que pudiera llevar energía a muchos lugares. Gracias a sus inventos, las empresas pudieron producir electricidad en grandes cantidades en un solo lugar y luego distribuirla a muchos usuarios. Hoy en día, los conceptos de generación, transmisión a alta tensión y distribución que usamos se basan en las ideas de Tesla.
¿Cómo se genera la electricidad?
La generación de electricidad es el proceso de transformar un tipo de energía (como la química, mecánica o solar) en energía eléctrica. Esto se hace en lugares llamados centrales eléctricas. Estas centrales son el primer paso en la cadena de la red eléctrica.
La cantidad total de electricidad que producen todas las centrales de una red se mide en gigavatios (GW).
¿Cómo se distribuye la electricidad?
Desde las subestaciones que están cerca de las zonas donde se consume la energía, las compañías eléctricas se encargan de llevar la electricidad a los clientes.
La distribución de la energía eléctrica se hace en dos pasos:
- Red de reparto: Esta red lleva la energía desde las subestaciones principales, a menudo formando "anillos" alrededor de las grandes ciudades. Las tensiones que se usan aquí son bastante altas (entre 25 y 132 kilovoltios, kV). En estos anillos hay estaciones que reducen la tensión a un nivel medio.
- Red de distribución: Esta es la red que llega directamente a las casas y negocios. Funciona con tensiones más bajas (entre 3 y 30 kV) y se extiende como ramas de un árbol. Al final de esta red, hay unos centros de transformación que bajan la tensión a un nivel seguro para el uso diario (como 125/220 o 220/380 voltios).
Cuando hay un problema en la red, como un cable roto, un sistema de protección lo detecta y corta la energía en esa parte para evitar peligros. Para encontrar el problema, se va probando y encendiendo la energía por partes hasta que se aísla la zona afectada. Esto puede causar que la luz se corte y vuelva varias veces mientras se arregla.
Tipos de redes de distribución
Las redes de distribución pueden tener diferentes formas:
- Red radial: Es la más sencilla, como las ramas de un árbol. Es fácil de proteger, pero si hay un problema en una rama, toda esa parte se queda sin luz.
- Red en bucle abierto: Es similar a la radial, pero tiene la ventaja de que puede recibir energía de dos fuentes diferentes si una falla.
- Red en anillo o bucle cerrado: Es la más segura porque la energía puede llegar por dos caminos. Si un camino falla, el otro sigue funcionando. Sin embargo, es más compleja de construir y proteger.
Para proteger la red, se usan elementos como fusibles, interruptores y pararrayos, que ayudan a controlar el flujo de electricidad y a evitar daños por sobrecargas o rayos.
Estructura de las redes de distribución
La forma en que se organiza una red de distribución puede variar mucho. El diseño físico depende del terreno, y el diseño lógico depende del presupuesto, de la necesidad de que el sistema sea confiable y de cómo se produce y se usa la energía.
Componentes clave de la red eléctrica
La generación de electricidad es el primer paso, donde se crea la energía en las centrales eléctricas. Esto se hace con máquinas llamadas generadores, que pueden ser movidos por el calor, el agua, el viento o la energía nuclear. También se usa la energía solar.
Transmisión de la electricidad
La transmisión es el transporte de grandes cantidades de electricidad desde las centrales hasta las subestaciones. Desde allí, la energía se conecta al sistema de distribución.
Como la electricidad se genera lejos de donde se usa, el sistema de transmisión debe cubrir grandes distancias. Para que la energía se transmita de forma eficiente, se usa un voltaje muy alto y una corriente baja. Por eso, el voltaje se aumenta en la central y se reduce en las subestaciones locales antes de distribuirla.
La mayor parte de la transmisión se hace con un sistema llamado "trifásico", que es más eficiente que el "monofásico" para llevar mucha energía con menos cables. Las líneas de transmisión de alta tensión pueden perder un poco de energía en el camino, pero para distancias muy largas, a veces se usa corriente continua de alta tensión, que puede tener menos pérdidas.
Las redes de transmisión son complejas y tienen caminos alternativos. Esto significa que si una línea falla, la energía puede desviarse por otro camino mientras se repara, asegurando que el suministro no se interrumpa.
Subestaciones eléctricas
Las subestaciones son puntos clave en la red donde se transforma el voltaje de la electricidad. Pueden aumentar el voltaje (subestaciones elevadoras) o reducirlo (subestaciones reductoras y de distribución).
Los tres tipos principales de subestaciones son:
- Subestación elevadora: Aumenta el voltaje de la electricidad que viene de las centrales para que pueda viajar largas distancias de forma más eficiente.
- Subestación reductora: Reduce el voltaje de las líneas de transmisión para que la energía pueda ser usada por la industria o enviada a una subestación de distribución.
- Subestación de distribución: Reduce el voltaje aún más para que la electricidad llegue a los usuarios finales, como tu casa.
Además de los transformadores, las subestaciones tienen otros componentes importantes:
- Interruptores automáticos: Cortan la electricidad automáticamente si hay un problema para proteger el sistema.
- Interruptores: Sirven para controlar el flujo de electricidad y aislar equipos cuando se necesita.
- Barras colectoras: Son como las "estaciones" donde se conectan los cables de entrada, los transformadores y los cables de salida.
- Pararrayos: Protegen la subestación de los rayos.
- Condensadores: Ayudan a que la energía fluya de manera más estable.
Distribución de energía eléctrica
La distribución es la última etapa del viaje de la electricidad. Lleva la energía desde el sistema de transmisión hasta cada consumidor. Las subestaciones de distribución reducen el voltaje a un nivel medio (entre 2 kV y 35 kV). Luego, líneas de distribución primaria llevan esta energía a transformadores más pequeños cerca de los clientes. Estos transformadores bajan el voltaje al nivel que usamos en casa.
Las redes de distribución pueden ser de tipo radial (como un árbol) o en red (con más conexiones). En muchas ciudades, la red sigue un diseño radial. Una subestación envía la energía a través de "alimentadores" que se extienden por las calles principales. A medida que se alejan de la subestación, se ramifican en líneas más pequeñas. Para mayor seguridad, estas redes suelen tener una conexión de respaldo a una subestación cercana, que puede activarse si la principal falla.
Almacenamiento de energía
El almacenamiento de energía en la red es una forma de guardar grandes cantidades de electricidad. La energía se almacena cuando hay mucha disponible y es barata (por ejemplo, cuando hay mucho viento o sol), o cuando la gente usa poca electricidad. Luego, esa energía se devuelve a la red cuando la demanda es alta y los precios suben.
Hasta 2020, la forma más común de almacenar energía en la red era la hidroelectricidad en embalses, tanto con centrales hidroeléctricas normales como con sistemas de bombeo.
Los avances en las baterías también han permitido proyectos para almacenar energía durante los momentos de mayor producción y liberarla cuando se necesita más, o cuando la producción baja inesperadamente.
Otras formas de manejar la demanda de energía son usar centrales eléctricas que se encienden solo en momentos de mucha necesidad, o pedir a los usuarios que cambien el momento en que usan mucha electricidad.
Galería de imágenes
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Diagrama de una red eléctrica. Las tensiones y otras características de las líneas eléctricas son los valores típicos para Alemania y otros sistemas europeos.
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La red síncrona de gran área de Europa. La mayoría son miembros de La Asociación de la Red Europea de Gestores de Redes de Transporte de Electricidad.
Véase también
En inglés: Electrical grid Facts for Kids
