2. FUNDAMENTO TEÓRICO

Corriente continua (DC)

Es el tipo de corriente producida por generadores tales como pilas, baterías y dinamos. La corriente continua no cambia de valor ni de sentido a lo largo del tiempo, y siempre sigue la misma dirección (del polo positivo al polo negativo del generador)
. Sólo sirve para alimentar aparatos y circuitos de poca potencia.

Corriente alterna (AC)

La electricidad que se produce en las centrales eléctricas, y que llega a los enchufes de nuestros hogares, es corriente alterna. Este tipo de corriente cambia periódicamente de intensidad y de sentido a lo largo del tiempo. En todas las redes eléctricas se opta por producir y distribuir la electricidad en forma de corriente alterna, ya que presenta importantes ventajas sobre la corriente continua:

1º Los generadores de corriente alterna son más sencillos, más baratos, y necesitan de menos mantenimiento que los de corriente continua. Por ello, la electricidad generada en las centrales eléctricas es alterna.

2º El transporte de la corriente alterna es más eficiente. La corriente alterna se puede transformar (elevar a tensiones muy altas mediante transformadores). Transmitir la electricidad a elevadas tensiones permite minimizar las pérdidas de energía eléctrica durante su transporte. Por el contrario, la corriente continua carece de esta cualidad de transformación, y su transporte está sujeto a elevadísimas pérdidas.

3º La mayoría de motores en industrias, edificios, etc. Funcionan con corriente alterna. Estos motores de alterna son más eficientes, robustos y sencillos que los de corriente continua.

Figura 1: Corriente continua (izquierda) y corriente alterna (derecha)

Existen dos tipos de corriente alterna, la monofásica y la trifásica.
En los laboratorios e industrias químicas existen ambos tipos de corriente alterna.

Corriente alterna monofásica.

La corriente alterna que llega a nuestros hogares es monofásica. En corriente monofásica existe una única señal de corriente, que se transmite por el cable de fase (R, color marrón) y retorna por el cable de neutro que cierra el circuito (N, color azul). El sistema monofásico usa una tensión de 230V entre fase y neutro. La toma de tierra es amarilla, también puede ser verde.

Figura 2: Corriente alterna monofásica 230 V

Corriente alterna trifásica.

La corriente trifásica es un sistema de tres corrientes alternas acopladas (las 3 corrientes se producen simultáneamente en un mismo generador). Cada una de estas corrientes (fases) se transporta por un conductor de fase (3 cables: R, S y T, con colores marrón, negro y gris), y se añade un conductor para el retorno común de las tres fases, que sirve para cerrar los 3 circuitos (conductor neutro N, color azul). La toma de tierra es de color amarillo

Pero… ¿por qué existe la corriente alterna trifásica? Por dos razones:

a) El sistema de producción y transporte de energía en forma trifásica está universalmente adoptado en todas las redes eléctricas, debido a que permite que los cables conductores sean de menor sección (grosor), y por tanto que las redes eléctricas sean mucho menos costosas.

b) La corriente alterna trifásica permite el funcionamiento de motores eléctricos trifásicos, ampliamente utilizados en la industria porque son muy simples, duraderos y económicos.

Figura 3: Corriente alterna trifásica 380-400 V

Red de transporte y distribución eléctrica

Como es sabido, la energía eléctrica se produce en las centrales eléctricas (térmicas, nucleares, eólicas, hidráulicas, etc.). La electricidad no se puede almacenar, por lo que una vez generada hay que

transportarla a los núcleos de consumo (que suelen situarse alejados del lugar de producción). La electricidad se transporta mediante las redes de transporte y distribución eléctricas.

Figura 4: El viaje de la corriente alterna

1) Centrales eléctricas

Las centrales producen la energía eléctrica en forma de corriente alterna. La corriente generada presenta una intensidad de corriente altísima, pero con un voltaje “bajo” (15- 20 kV). Las corrientes muy altas sufren de importantes pérdidas de energía en los cables conductores en forma de calor (efecto Joule), lo que supondría una gran pérdida de energía durante el transporte.

Pérdida de energía en un cable por efecto Joule: Q = I 2 • R • t

2) Transformadores elevadores

El transformador cerca de la central eléctrica eleva el voltaje de la energía eléctrica alterna de 20 kV a 420 kV.

Potencia eléctrica: P = V • I

Dado que la potencia eléctrica viene dada por el producto de la tensión por la intensidad, mediante un transformador se puede elevar el voltaje hasta altos valores (alta tensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente. Con ello, la misma potencia puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas por causa del efecto Joule.

3) Red de transporte de alta tensión

Es la red que transporta la corriente a 420 kV desde las estaciones transformadoras de las centrales a las subestaciones de transformación en el entorno de las zonas de consumo. La red de transporte de alta tensión emplea líneas aéreas, con sus típicas torres.

4) Transformadores reductores

Reducen el voltaje de la electricidad para distribuir la energía eléctrica a las zonas de consumo (ciudades, industrias, etc.). Según la reducción de voltaje, se pueden distinguir diferentes subestaciones:

· Subestaciones de transformación: realizan la primera reducción de tensión de 420 kV a 132 kV.

· Estaciones de transformación: reducen la tensión de 132 kV a 20 kV para pasar a las redes de

distribución de media tensión.

· Centros o casetas de transformación: operan la transformación final a baja tensión, de 20 kV a

trifásica (400V – 230V).5) Redes de distribución.Se trata de las redes de transporte de la energía eléctrica una vez transformada a media o baja tensión.A) Red de distribución media tensión: redes que parten de las estaciones de transformación, transportando la energía eléctrica a una tensión de 20 kV(redes sin el peligro de la alta tensión, pero con una tensión aún elevada para limitar las pérdidas en las líneas).

b) Red de distribución de baja tensión: redes que parten de los centros de transformación y recorren la ciudad hasta llegar al usuario doméstico final con una tensión de 400 V – 230 V. Se construyen con postes, conductores soterrados o cableado aéreo por fachada.6) Centros de consumo.Son los receptores donde se utiliza la energía eléctrica, punto final de la red de transporte y distribución.· Industria pesada (20 kV – 33 kV).· Transporte: ferrocarril y metro (15 kV – 25 kV)· Industria ligera y comercios (400 V trifásica). Uso doméstico (230 V monofásica).Conexiones eléctricas en un motor de corriente alterna