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LÍNEAS DE TRANSMISIÓN ELÉCTRICA A través del descubrimiento, la invención y la aplicación de la ingeniería, los ingenieros han hecho que la electricidad sea cada vez más útil para la humanidad. La invención de la dínamo mejoró significativamente la eficacia de la potencia del motor, aliviando el trabajo y brindando más oportunidades y comodidades no solo en las industrias sino también en los hogares. Sin embargo, su alcance inicialmente estaba limitado a distancias relativamente cortas de la central eléctrica debido a la baja tensión de los circuitos de distribución. Esta limitación, impulsada por factores económicos, limitó el uso generalizado de la electricidad a las áreas urbanas donde la misma central eléctrica podía atender a múltiples clientes. El siguiente desarrollo significativo en la evolución de los sistemas eléctricos modernos fue la invención del transformador. Esta invención tuvo un impacto revolucionario en la industria eléctrica al permitir la transmisión de alto voltaje a largas distancias. Como resultado, puso la potencia del motor, facilitada por generadores de corriente alterna, al alcance de prácticamente todos. Propósito de la transmisión Las líneas de transmisión cumplen tres propósitos esenciales: a. Transmitir energía desde un sitio importante de generación de energía a un mercado. Estas líneas de transmisión pueden ser muy largas y, a menudo, se justifican debido al aspecto de subsidio asociado con el proyecto. b. Proporcionar suministro de energía a granel a los centros de carga desde estaciones de vapor ubicadas en áreas periféricas. Estas líneas de transmisión suelen tener una longitud más corta. c. Facilitando la interconexión entre diferentes sistemas, permitiendo la transferencia de energía de un sistema a otro en situaciones de emergencia o para gestionar variaciones en los picos del sistema. Se han hecho varios intentos para establecer definiciones precisas de "líneas de transmisión", "circuitos de distribución" y "subestaciones". Sin embargo, ninguna de estas definiciones ha demostrado ser completamente satisfactoria o universalmente aplicable. No obstante, para efectos contables, la Comisión Federal de Energía Eléctrica y diversas comisiones estatales han establecido definiciones que, en esencia, expresan: Un sistema de transmisión abarca todo el terreno, las estructuras de conversión y el equipo en una fuente primaria de suministro de energía. Comprende las líneas, estaciones de conmutación y conversión entre un punto generador o receptor y el punto de entrada de un centro de distribución o punto mayorista. Adicionalmente, cubre todas las líneas y equipos cuyo propósito principal sea mejorar, integrar o conectar fuentes de suministro de energía. Pérdidas en líneas de transmisión Las pérdidas de transmisión en las líneas eléctricas se refieren a la disipación de energía que se produce durante la transmisión de electricidad a largas distancias. Estas pérdidas surgen principalmente debido a la resistencia de los conductores y varios otros factores asociados con la transmisión de energía. Estos son algunos de los factores clave que contribuyen a las pérdidas de transmisión en las líneas eléctricas:
Se realizan esfuerzos para mitigar las pérdidas de transmisión mediante el empleo de diversas técnicas, como el uso de materiales de alta conductividad para los conductores, la optimización de los voltajes de transmisión, la mejora del aislamiento y el empleo de medidas eficientes de corrección del factor de potencia. Es importante tener en cuenta que las pérdidas de transmisión son inevitables, pero se pueden minimizar mediante un diseño cuidadoso, mantenimiento regular y avances tecnológicos. Reducir las pérdidas ayuda a mejorar la eficiencia general del sistema y reduce el impacto ambiental de la transmisión de energía. Pérdida de potencia en líneas de transmisión: comprensión de la disipación de energía La electricidad, un invento extraordinario, se ha convertido en un bien indispensable en el mundo actual. Su producción se produce en centrales eléctricas situadas lejos de los consumidores reales, lo que requiere el uso de extensos conductores para conectar los dos. Sin embargo, la transmisión de electricidad a largas distancias conduce a la pérdida de energía, que exploraremos en este artículo y discutiremos los métodos para su reducción. Causas de la Pérdida de Energía en las Líneas de Transmisión: La transmisión de electricidad a través de una vasta red resulta en pérdidas de energía. Una de las principales causas de tales pérdidas es el efecto Joule, que se produce en los transformadores y las líneas eléctricas. Se refiere a la energía disipada en forma de calor dentro de los conductores. Las líneas de transmisión incorporan conductores que inherentemente impiden el flujo de corriente. Aunque la resistencia por kilómetro es pequeña, el efecto acumulativo a lo largo de toda la línea de transmisión puede ser significativo. En consecuencia, se genera calor en el interior del conductor, provocando un aumento de su temperatura. Este aumento de temperatura eleva posteriormente la resistencia del conductor, lo que contribuye a las pérdidas de potencia en la línea de transmisión. Cuantificación de la pérdida de potencia en las líneas de transmisión: Surge una pregunta común: ¿Cuánta energía se pierde durante la transmisión de electricidad a nuestros hogares? Para responder a esto, analicemos el proceso paso a paso para comprender cómo se entrega la electricidad a las residencias. Generación de electricidad: diferentes plantas de energía utilizan diversas materias primas, como gas natural, carbón, petróleo o energía nuclear. Independientemente de la entrada, el principio sigue siendo el mismo: las sustancias densas en energía se queman para generar calor. Este calor luego hierve el agua, produciendo vapor que hace girar una turbina, generando finalmente electricidad. Sin embargo, este proceso de conversión no es del todo eficiente, ya que aproximadamente solo dos tercios de la energía producida se convierte en electricidad utilizable. La energía restante se pierde debido a limitaciones termodinámicas inherentes. Transmisión y distribución: dado que las centrales eléctricas suelen estar ubicadas lejos de las zonas residenciales, es esencial contar con un método eficiente de distribución de energía. Inicialmente, las líneas de alta tensión se emplean para la transmisión a larga distancia. Se elige alto voltaje para minimizar las pérdidas de energía. El proceso de distribución implica el uso de transformadores. Los transformadores reducen el voltaje a un nivel seguro (por ejemplo, 120 voltios) adecuado para uso doméstico sin representar un riesgo de electrocución. Sin embargo, las pérdidas de energía ocurren durante las etapas de transmisión y distribución. Pérdida de energía en diferentes etapas: Aproximadamente 1-2% de la energía se pierde durante el transformador elevador (desde la generación de energía hasta la transmisión). Un 2-4% adicional de energía se pierde en las líneas de transmisión. Durante la transformación reductora de la línea de transmisión a la distribución, se pierde alrededor del 1-2% de la energía. Finalmente, el 4-6% de la energía se pierde durante el proceso de distribución. En general, la pérdida de energía promedio entre las centrales eléctricas y los consumidores oscila entre el 8 y el 15 %. Reducción de la pérdida de energía en las líneas de transmisión: Dadas las considerables pérdidas de energía, es crucial explorar métodos para reducir dichas pérdidas. Es importante señalar que la cantidad de energía perdida depende de la cantidad de energía que se transmite a través de las líneas eléctricas. Mayores niveles de energía corresponden a mayores pérdidas de energía. Un enfoque para reducir la pérdida de energía es ajustando la corriente. Las corrientes altas producen más calor en los conductores eléctricos, lo que resulta en una pérdida de energía significativa cuando se transmite energía a largas distancias. Al encontrar el equilibrio adecuado entre corrientes altas y bajas en función de la potencia requerida, se puede mitigar la pérdida de energía. Otro método eficaz implica el uso de aisladores de cadena para evitar descargas entre el conductor y la estructura de soporte. Cuando estos dos elementos entran en contacto, se produce una pérdida de energía. Las cadenas de aisladores, generalmente de 2 metros de longitud, sirven para minimizar tales pérdidas. Además, comprender cómo calcular la pérdida de energía puede ser fundamental para gestionar la pérdida de energía. La fórmula de pérdida de potencia involucra la multiplicación de la corriente (I) por el voltaje (V) para determinar la disipación de potencia (P) en un elemento dado del circuito. Fórmula para calcular la pérdida de línea: P = I x V Pasos para calcular la pérdida de la línea de transmisión: Determine la potencia requerida en el destino utilizando la fórmula P = I x V. Esto proporcionará al menos dos tercios de la energía requerida. Calcule la resistencia general de su circuito utilizando la fórmula R = Longitud del cable (L) dividida por el área de la sección transversal (A). R = L / A. Determine el valor de la corriente eléctrica y multiplíquelo por la resistencia. Sustituya los valores calculados en la fórmula y presente la pérdida como un decimal. Multiplique por 100 para obtener el porcentaje de potencia perdida. Al utilizar esta fórmula de pérdida de energía, puede determinar fácilmente la cantidad de energía perdida durante la transmisión. En resumen, la pérdida de energía en las líneas de transmisión es un desafío inherente a la entrega de electricidad. Sin embargo, a través de diversas estrategias, como la optimización del flujo de corriente, el empleo de aisladores y la comprensión de los cálculos de pérdida de energía, es posible reducir las pérdidas de energía y mejorar la eficiencia general de la transmisión de energía.
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