Transporte de la energía eléctrica

El transporte de energía eléctrica es el proceso de transmisión de la energía eléctrica desde los centros de producción a los puntos de consumo a través de las líneas eléctricas.

La energía eléctrica se transporta por corriente alterna, debido a su facilidad de transformación, ya que el proceso es mucho más práctico con un transformador, que no se puede hacer con la corriente continua, y además esta se puede reducir, pero no aumentar.

En corriente alterna, se entiende por alta tensión, en corriente alterna, toda instalación que transporte, distribuya o transforme energía eléctrica con un voltaje superior a 1000 voltios. Por defecto, baja tensión, en corriente alterna, es aquella instalación que transporte, distribuya o transforme energía eléctrica con un voltaje inferior a 1000 voltios. También se habla de media tensión cuando se hace referencia a aquellos voltajes entre 1000 y 36000 voltios (1-36 kV), pero esta es una denominación entre círculos profesionales, que no tiene carácter oficial, ni normativo, ya que sería, en puridad, alta tensión.

A la hora de diseñar y dimensionar una línea eléctrica, hay que tener en cuenta dos tipos de cálculos. Por un lado el cálculo eléctrico (necesidades, secciones, tipo de conductor, etc.) y por otro lado el cálculo mecánico, ya que la línea soporta desestabilizaciones mecánicas por el peso del tendido eléctrico, la propia línea eléctrica y las inclemencias meteorológicas.

En el cálculo eléctrico, se calculará la tensión eléctrica de la línea, en función del consumo y las necesidades, material y sección. Normalmente suelen ser conductores desnudos de aluminio. En el cálculo mecánico, el tipo de apoyos; las sobrecargas a considerar, que serán el viento, el hielo, el desequilibrio de tracciones, el peso de los conductores. Además de todo esto, habrá que considerar otros importantes condicionantes, como son el efecto corona, las distancias de seguridad, el aislamiento adecuado y la seguridad adecuada a la hora del montaje de la propia línea.

Para calcular el óptimo económico de una línea eléctrica se considera que el coste anual de una línea eléctrica es igual al valor de la energía perdida en la transmisión durante un año.

En cuanto a la normativa vigente en España, son dos los principales documentos en materia de líneas eléctricas: el Reglamento de alta tensión y sus instrucciones técnicas complementarias, y el Reglamento electrotécnico para baja tensión.

1. Cálculo eléctrico de líneas

- Lectura: OCW-UPC. Cálculo de líneas y redes eléctricas (págs. 32-49)
- Lectura: Wikipedia. Cálculo de secciones de líneas eléctricas
- Vídeo: José Ramón Vaello. Cálculo de sección de líneas eléctricas

2. Cálculo mecánico de líneas

- Lectura: MIET. Guía técnica de aplicación. Líneas aéreas con conductores desnudos (parte correspondiente de cálculos mecánicos)
- Vídeo: UMHE. Cálculo mecánico de líneas eléctricas aéreas

3. Óptimo económico de una línea eléctrica

Del enunciado de Kelvin de la Segunda Ley de la Termodinámica se puede deducir que en toda transmisión de energía, se obtiene la máxima economía cuando el coste anual de la línea es igual al valor de la energía perdida en la transmisión durante un año. Así se calcula la sección ideal.

Si llamamos:

- B = coste de la instalación de 1 km de línea por cm2 de sección

- e = porcentaje anual de B, por intereses, amortización, conservación, impuestos, etc. Para los apoyos se puede considerar un un 10 % para acero, 15 % para hierro y un 20 % para madera, aunque esta última ya no se utiliza, siendo casi todos de acero, por lo que se puede considerar un 10 %.

- S = sección ideal de la línea en cm2

- m = número de consductores

- I = intrnsidad media de la conrriente durante un año, en amperios

- R = resistencia de un km de línea, en ohmios

- p = valor del kWh

Entonces tendremos:

Coste anual de la línea = (e/100)∙B∙S

Valor de las pérdidas anuales = (W perdida/1000)∙p (unidad de moneda/kWh ∙ 1 año)

= (p/1000)∙V∙I∙m∙365 días ∙ 24 horas = (p/1000)∙I²∙R∙m∙365∙24 = (876/100)∙I²∙R∙m

Igualando:

e∙B∙S = 876∙ I² ∙R∙m∙p

De la ecuación se deduce la sección ideal, en términos económicos, considerándose la sección más próxima normalizada por exceso, pero valoraciones técnicas más precisas decidirán la sección definitiva.

- Lectura: Wikipedia. Red de distribución de energía eléctrica (Equilibrio entre producción y consumo)

- Lectura: e-ducativa. Facturación de la energía eléctrica en BT
- Lectura: comparartarifasenergia. La factura eléctrica