Redes eléctricas: transferencia de energía a hogares y edificios

Publicado el 4 noviembre, 2020

La red nacional del Reino Unido

A veces se da por sentado que con solo pulsar un interruptor en una residencia, aula o lugar de trabajo se puede encender una luz. El resultado de accionar ese interruptor requirió una tremenda hazaña de ingeniería, comenzando con la producción de energía eléctrica en un generador y luego transmitiendo esa energía a grandes distancias, terminando en la luz del techo en la habitación en la que se encuentra ahora. La mayoría de los países industrializados tienen sistemas de red similares, pero usaremos la configuración del Reino Unido (Reino Unido) como nuestro ejemplo. Es un sistema de tres pasos, y aprenderemos sobre este sistema paso a paso, comenzando donde se genera la electricidad: en el generador.

Paso 1 – Generación de energía eléctrica

La electricidad se genera girando una bobina de alambre metálico en un campo magnético. Un generador (planta de energía) es responsable de hacer que una bobina de alambre gire en un campo magnético, que produce una corriente eléctrica. Una turbina es un dispositivo gigante parecido a un ventilador que hace girar la bobina de alambre, y hay una variedad de formas en que se puede hacer. En el Reino Unido, se utilizan todos los métodos siguientes para hacer girar la turbina:

  1. Quema de combustibles fósiles
    Carbón
    Petróleo
    Gas natural
  2. Nuclear
  3. Recursos naturales
    Energía eólica
    Hidroeléctrica (aprovechamiento de la energía del agua en movimiento)

Quemar combustibles fósiles y aprovechar la energía del átomo tienen el mismo propósito, que es hervir agua y generar vapor que hace girar las turbinas.

Una vez que el generador produce 25.000 voltios, pasa a un transformador donde el voltaje aumenta a un valor muy grande que va desde 132.000 voltios a 400.000 voltios de corriente alterna. La corriente alterna (CA) es cuando la corriente cambia de dirección a intervalos regulares. El voltaje aumenta tanto porque la energía eléctrica debe transmitirse a grandes distancias, y cuando la corriente eléctrica se mueve a través de los cables, genera calor debido a la resistencia del cable. Cuanto mayor sea el voltaje, menor será la corriente, lo que significa menos energía eléctrica perdida en el proceso de transmisión.

Paso 2 – Transmisión

La red nacionales la entidad propietaria de las líneas de transmisión que se extienden por Inglaterra y Gales. Son responsables de la construcción y el mantenimiento de la red eléctrica y trabajan para satisfacer la demanda de electricidad. Por ejemplo, si un fuerte frente frío ha traído temperaturas muy bajas, la demanda de electricidad aumentará a medida que las personas usen calentadores. Cuando National Grid detecta un aumento en el consumo de electricidad, informa a las personas que operan los generadores que aumenten la salida de energía eléctrica a la red. Los cables que transmiten la energía eléctrica se colocan en lo alto de una torre de transmisión o se entierran bajo tierra. Las entidades generadoras y proveedoras de energía eléctrica pagan a la Red Nacional para llevar su producto (energía eléctrica) a los consumidores. La siguiente figura muestra una torre de transmisión típica (llamada ‘torre de electricidad’ en el Reino Unido). Pueden alcanzar hasta 50 metros sobre el suelo.


Torre de transmisión
Torre

Paso 3 – Distribución

Antes de que los consumidores puedan utilizar la energía eléctrica en sus negocios u hogares, el voltaje debe reducirse a los niveles adecuados. Los transformadores reducen el voltaje a un valor entre 10,000 y 40,000 voltios para fines industriales y 230 voltios para uso residencial. (Tenga en cuenta que los estándares de voltaje difieren en todo el mundo; por ejemplo, en los Estados Unidos, el estándar residencial es de 120 voltios). Este es el final de la línea de energía eléctrica. Se utiliza en residencias para alimentar luces, sistemas de calefacción y refrigeración, y cualquier otra cosa que necesite corriente alterna.

El siguiente esquema muestra cómo el flujo de energía eléctrica pasa de un generador a industrias y residencias.


El flujo de energía eléctrica de un generador a industrias y residencias.
Flujo de energía

A = el generador (planta de energía) donde se genera la energía eléctrica.

B = transmisión de baja tensión al transformador

C = transformador elevador que aumenta el voltaje a cientos de miles de voltios

D = líneas de transmisión

E = transformador reductor que reduce el voltaje a decenas de miles de voltios

F = distribución a la industria (G)

H = transmisión al siguiente transformador reductor donde el voltaje sale a 230 voltios (I)

J = distribución a zona residencial (K)

La Red Nacional del Reino Unido es responsable de las partes relacionadas con la transmisión y distribución de la energía eléctrica.

Resumen de la lección

La construcción de un vasto sistema que permita la producción y transmisión de energía eléctrica a lo largo de cientos de millas es una gran hazaña de ingeniería. La producción de energía eléctrica comienza en un generador que puede ser una planta de combustión de combustibles fósiles, una planta de energía nuclear, un parque eólico o una planta hidroeléctrica. Todos estos generadores involucran alambres giratorios en un campo magnético para generar voltaje. Inicialmente, este voltaje no es lo suficientemente grande para transferirse a través de un sistema de red sin perder mucha energía eléctrica para calentar de la resistencia de los cables de transmisión; por eso se usa un transformador para aumentar el voltaje a cientos de miles de voltios. En el Reino Unido, National Grides una entidad que construye, mantiene y monitorea la transmisión y distribución de energía eléctrica en Inglaterra y Gales. Los cables de transmisión están tendidos entre torres de transmisión sobre el suelo o están enterrados bajo tierra. En áreas industriales, un transformador reducirá el voltaje a decenas de miles de voltios para su uso en fábricas. Más adelante en la línea, el voltaje se reduce aún más a 230 voltios para su distribución a áreas residenciales.

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