Riesgo Eléctrico CEIS Guadalajara PDF

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Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. CEIS Guadalajara PARTE 6 Colaborador: Javier Pascual González Manual de riesgos tecnológicos y asistencias técnicas RIESGO ELÉCTRICO Coordinadores de la colección Agustín de la Herrán Souto José Carlos Martínez Collado Alejandro Cabrera Ayllón Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Edición r0 2015.10.05 Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las Tratamiento posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia pedagógico, diseño y [email protected] igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las producción www.ceisguadalajara.es imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados. Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. Caracterización 1 CAPÍTULO Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás.  Manual de riesgos tecnológicos y asistencias técnicas 1. conceptos básIcos sobre 1.1. IntensIdad de la corrIente eléctrIca electrIcIdad Otro concepto importante a tener en cuenta es el de la intensi- dad de la corriente eléctrica, comúnmente llamada corriente, El átomo es la unidad más pequeña de una sustancia. Es di- que se define como la cantidad de electricidad o carga eléctri- visible porque está compuesto por otras partículas menores: ca que circula por un conductor en la unidad de tiempo. Según Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. tienen un núcleo formado por protones (con carga positiva) y el Sistema Internacional se mide en Amperios (A). neutrones, y a su vez está rodeado por determinado número de electrones (con carga negativa). I: corriente eléctrica - Q: carga eléctrica - t: tiempo La llamada Ley de Ohm nos ayuda a comprender mejor la naturaleza de esta intensidad. Esta ley se representa así: V I=— R I: corriente eléctrica - V: tensión - R: resistencia eléctrica Esta fórmula viene a decirnos que la intensidad de corriente eléctrica que pasa por un conductor es directamente propor- Imagen 1. Átomo cional a la diferencia de potencial o tensión eléctrica aplicada, e inversamente proporcional a la resistencia. La carga eléctrica o cantidad de electricidad se representa por el símbolo “Q” y se expresa en culombios “C”. Los elec- Si se unen mediante un conductor cuerpos con diferente car- trones tienen la misma carga, y los protones una carga igual ga, positiva y negativa, los electrones sobrantes circularán y opuesta. desde su posición hasta el polo contrario durante el tiempo que tarde en estabilizar ese circuito, en neutralizarlo. Se ha La presencia de carga da lugar a la fuerza electromagnéti- convenido que la circulación es desde el positivo hacia el ne- ca: una carga ejerce una fuerza sobre las otras. Así, objetos gativo. Si por medio de un generador eléctrico se mantiene con la misma polaridad se repelen y con diferente polaridad esa diferencia de potencial, el paso de cargas no se detendrá se atraen. y se tendrá una corriente en ese conductor de manera conti- nuada, mientras dure esa generación. Sin embargo, hay que tener cuidado con dos cosas: La corriente a través de una resistencia eléctrica produce un aumento de la temperatura, ya que parte de la ener- gía cinética de los electrones que van por el conductor se trasforma en calor debido a los choques de los elec- trones con las moléculas del conductor. Esto se conoce como efecto Joule. Diferentes electrodomésticos apro- vechan este efecto, como los hornos, las tostadoras, las Imagen 2. Carga eléctrica calefacciones eléctricas, soldadoras, etc. Sin embargo, en la mayoría de aplicaciones es un efecto indeseado La electricidad electrostática, también conocida como y es necesario disipar ese calor para el buen funciona- electricidad estática, se genera frecuentemente por miento del equipo, como es el caso de ordenadores. la separación entre dos materiales que han estado en Así mismo, al desconectar un circuito con carga (con contacto, bien por la atracción de sus electrones, bien consumidores conectados) se puede generar un arco mediante fricción o frotamiento entre los diferentes ma- voltaico que puede causar daños graves a una persona. teriales, lo que ocasiona pérdida de electrones, y que el Esto se debe a que la corriente que circula en ese con- material quede cargado de esta manera. ductor a gran velocidad (velocidad de la luz) se disipa Un ejemplo de electricidad electrostática es la que se ge- en el aire. nera al descargar hidrocarburos, al bajar por un tobogán de El aparato para la medida de la corriente eléctrica se llama plástico, etc. Esta fricción puede crear una diferencia de po- amperímetro. tencial entre los elementos en contacto que puede dar lugar a una descarga, que puede producir calambres o incluso Para la medida en corriente continua (cc), se deberá “abrir” incendios. el circuito para intercalar el aparato de medida ya que la co- rriente debe pasar a su través para que pueda medirse. Es necesario tener en cuenta la polaridad, es decir, respetar los signos (+) y (-) que el aparato tiene en su carcasa y conec- 406 Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados.  Parte 6. Riesgo eléctrico Caracterización 1.3. resIstencIa eléctrIca Resistencia eléctrica es la dificultad que presenta un conduc- tor eléctrico al paso de la corriente. Es la magnitud inversa a la conductancia eléctrica. La resistencia de un material depende directamente de su Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. resistividad, que es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su sección. La resistividad es la magnitud inversa a la conductividad. La conductividad se designa por la letra griega sigma mi- Imagen 3. Amperímetro núscula (s) y se mide en siemens por metro, mientras que la resistividad se designa por la letra griega rho minúscula tarlo en serie o línea en el circuito. También habrá que selec- (ρ) y se mide en óhmios por metro (Ω m, a veces también cionar el campo de medida (valor y unidades) adecuado, que en Ω mm²/m). Se trata de coeficientes intrínsecos al material. será igual o superior a la medida que teóricamente se debería tener en la medición. En caso de duda, lo mejor es elegir el Colocando una resistencia eléctrica muy grande entre un campo máximo de medida e ir bajando posiciones hasta te- conductor y una persona que está cerrando circuito con tierra ner la medida como se necesite. por los pies, la persona no debería tener ningún problema. Este efecto es el que se trata de conseguir a través de los Si la medida es en corriente alterna (ca), se deberá seriar el guantes aislantes, las botas aisladas, la banqueta y la pér- aparato (como en la imagen 3) respetando los anagramas tiga. Si quitáramos la resistencia, toda la intensidad que la correspondientes a fase y neutro. En todo caso, más ade- fuente sea capaz de generar pasará y se producirá el llamado lante se explicará en los conceptos de corriente continua y “cortocircuito”, equivalente a unir dos conductores (de resis- corriente alterna. tencia nula o despreciable) a distinto potencial entre ellos. 1.2. potencIal eléctrIco Los materiales se clasifican según su conductividad eléctrica en superconductores, conductores, semiconductores y die- Cuando un cuerpo está cargado con exceso de electrones, léctricos. los cede hacia donde existe menor carga negativa, buscando el equilibrio. Cuanto mayor sea la carga eléctrica Q o canti- Superconductores: capacidad intrínseca que poseen dad de electrones almacenados en un punto con respecto a ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin otro, mayor energía tendrá para el desplazamiento de cargas resistencia ni pérdida de energía en determinadas con- entre ambos (del polo negativo al positivo). Esto se conoce diciones. La resistencia de un superconductor se anula como diferencia de potencial (ddp), es decir, diferente “nivel cuando el material se enfría por debajo de su tempe- eléctrico” entre dos puntos. La diferencia de potencial o ten- ratura crítica. Tiene lugar en una gran variedad de ma- sión* se mide en voltios (V). teriales, incluyendo elementos simples como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas y algunos semiconductores fuertemente dopados. Conductores eléctricos: son los materiales que, pues- tos en contacto con un cuerpo cargado de electricidad, transmiten ésta a todos los puntos de su superficie. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones. Existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad, como son el grafito, las soluciones salinas (por ejemplo, el agua de mar) y cualquier material en estado de plas- Imagen 4. Voltímetro ma. El metal más empleado como conductores el cobre en Para medir la tensión se utilizará un aparato llamado voltí- forma de cables de uno o varios hilos. Alternativamente metro. Este aparato se conectará en paralelo al circuito y sin se emplea el aluminio, peor conductor (un 60% de con- interrumpir éste. (Imagen 4). Se trata de conectar el aparato ductividad de la que tiene el cobre) pero menos denso de medida entre los dos extremos de lo que se quiere medir, y más adecuado para conducir electricidad en líneas de en este caso la resistencia (R2). alta tensión. Para medir tensión en corriente continua (cc), se tendrá en Para aplicaciones especiales se utiliza como conductor cuenta la polaridad a efectos de signo (obtendremos valores el oro (equipos de sonido y otros). negativos y positivos de tensión). Se conectará en paralelo al circuito a medir y se elegirá el campo de medida adecuado. Semiconductores: son materiales cuya conductancia En corriente alterna (ca), es indistinta la conexión mientras eléctrica puede ser controlada variando su estado; de sea en paralelo. conductor a aislante. Se emplean en electrónica tanto en la fabricación de placas de silicio como en la de diversos * Ver glosario Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados. 407  Manual de riesgos tecnológicos y asistencias técnicas circuitos* integrados y componentes como son los dio- las dos baterías de 12v, y se mantiene la misma capacidad dos y los transistores. (Ah) de las baterías. Dieléctricos: son los materiales que no conducen la electricidad, por lo que pueden ser utilizados como ais- 1.4.2. cIrcuItos en paralelo lantes (vidrio, cerámica, plásticos, goma, mica, cera, papel, madera seca, porcelana, algunas grasas y la ba- En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuen- Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. quelita). No son absolutamente aislantes, pero son muy te de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa utilizados para evitar cortocircuitos (forrando con ellos línea que sea común a todos. Se emplean como divisores de los conductores eléctricos, para mantener alejadas del intensidad. usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión, pueden producir una descarga) y para con- Ejemplo feccionar aisladores (elementos utilizados en las redes de distribución eléctrica para fijar los conductores a sus soportes sin que haya contacto eléctrico). Algunos materiales, como el aire o el agua, son aislan- tes bajo ciertas condiciones pero no para otras. El aire, por ejemplo, es aislante a temperatura ambiente y seco, pero, bajo condiciones de frecuencia de la señal y poten- cia relativamente bajas, puede convertirse en conductor. Imagen 6. Circuito en paralelo Si se tienen los mismos valores que en el ejemplo 1.4. tIpos de cIrcuIto anterior, es decir, fuente de 10v y ambos resistores 1.4.1. cIrcuItos en serIe de 5 ohmios, se tiene que la tensión en cada resistor es igual entre sí e igual a la del generador, mientras En un circuito en serie, los receptores están instalados uno que la intensidad se reparte entre las dos líneas de- a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que pendiendo del valor de resistencia. la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último, la misma que genera la fuente, En este caso saldría y la tensión de la fuente se reparte entre las diferentes resis- tencias conectadas. Se emplean como divisores de tensión. Ejemplo Si un elemento del circuito se “rompe”, el circuito total no Imagen 5. Circuito en serie se interrumpe, pero aumenta la intensidad del resto de los elementos. Esto se puede ver en las baterías de aparatos Aquí se observa que la resistencia total es 5(R1) + eléctricos-electrónicos, donde si se ponen en paralelo lo que 5(R2)= 10 ohmios. La intensidad se calcularía según se hace es mantener la tensión del circuito como la nominal la Ley de Ohm que ya se ha visto anteriormente, es de las baterías y la intensidad la sumamos. decir, el cociente entre la tensión y la resistencia; como la tensión es de 10 voltios, pues: En circuitos de corriente continua, realizar estos cálculos se complica algo dependiendo de los diferentes elementos pa- sivos de la red, pero es más sencillo que en corriente alterna en donde la señal es periódica y, por tanto, dependiente del tiempo, con lo que será necesario el empleo de fasores*. Si un elemento del circuito se “rompe”, el circuito se queda 1.5. corrIente contInua y alterna abierto. El ejemplo más típico es el de un circuito serie de iluminación, en el que si una lámpara se funde, las demás La corriente continua (cc) se refiere al flujo continuo de car- también dejan de lucir, aunque no estén fundidas. ga eléctrica a través de un conductor entre dos puntos de Otro ejemplo se puede ver también en la asociación seriada distinto potencial, que no cambia de sentido con el tiempo. de baterías en los camiones, si se suman los 24v gracias a * Ver glosario 408 Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados.  Parte 6. Riesgo eléctrico Caracterización Este tipo de señales se pueden generar con facilidad y en magnitudes de valores elevados para facilitar el transporte de la energía eléctrica, además, su transformación en otras oscilaciones de distinta magnitud se consigue con facilidad mediante la utilización de transformadores.1 Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. 1.6. corrIente trIfásIca La generación trifásica de energía eléctrica es la forma más común y eficaz de aprovechar los conductores, y se usa so- bre todo en industrias. La corriente trifásica está formada por un conjunto de tres formas de oscilación, desfasadas una Imagen 7. Corriente continua respecto a la otra 120º, es decir, tres señales sinusoidales Las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección. idénticas con desfase de 120º entre ellas, originadas por un Muchos aparatos necesitan corriente continua para funcio- alternador en el cual se disponen tres bobinas en el estator* nar, sobre todo los que llevan electrónica (equipos audiovi- de forma simétrica. Si el rotor es simétrico y todas las bobi- suales, ordenadores, etc). Para ello, se utilizan fuentes de nas del estator son iguales y están igualmente separadas, las alimentación que rectifican la tensión alterna de la red de corrientes inducidas forman un sistema trifásico de tensiones abastecimiento y convierten la tensión a una adecuada. equilibrado. Imagen 9. Corriente trifásica Imagen 8. Corriente alterna El retorno de cada uno de estos circuitos o fases se acopla en un punto, denominado neutro en el cual la suma de las tres La corriente alterna (ca) es aquella en la que la magnitud y corrientes es cero si el sistema está equilibrado y el transpor- el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la te puede ser efectuado usando solamente tres cables. Esta corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una os- disposición sería la denominada conexión en estrella, aunque cilación sinusoidal, puesto que se consigue una transmisión también existe la conexión en triángulo o delta en las que las más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplica- bobinas se acoplan según esta figura geométrica y los hilos ciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales de línea parten de los vértices. (Ver imagen 10) como la triangular o la cuadrada. * Ver glosario 1 En la red eléctrica española, se emplean corriente alterna a 220/230V entre fase y neutro y 380/400V entre fases, a una frecuencia de 50Hz. Imagen 10. Conexión en estrella y en triángulo Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados. 409  Manual de riesgos tecnológicos y asistencias técnicas 1.7. potencIa eléctrIca tencia muy alejado de la unidad (pues incrementan su de- manda de corriente), con lo que la mayoría de las empresas Potencia eléctrica es la capacidad de un dispositivo eléctrico instalan baterías de condensadores en paralelo para mejorar para realizar un determinado trabajo a través de la energía este factor y aproximarlo a la unidad. que genera y/o transmite, esto es, la cantidad de energía en- tregada o absorbida por un dispositivo eléctrico en un tiempo 2. redes eléctrIcas Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. determinado. Esta energía se puede transformar en el mo- vimiento de un motor, en el encendido de una lámpara, etc. 2.1. plantas de generacIón de electrIcIdad Se mide en vatios con un aparato llamado vatímetro, aunque la unidad de medida más habitual es el kilovatio hora (Kwh), Las instalaciones eléctricas se dividen en dos grandes gru- medido en el contador* de la instalación. En cada aparato que pos que dependen de la tensión de servicio: consume energía la potencia viene dada en las característi- cas junto con la tensión de alimentación. Instalaciones de alta tensión que son todo el conjun- to de aparatos y circuitos destinados a la producción, En el caso de corriente continua (cc), la potencia se calcula transformación, transmisión, distribución o utilización de sencillamente mediante el producto de la intensidad por la la corriente eléctrica, cuyas tensiones nominales son su- tensión: periores a 1.000 v en corriente alterna (ca o CA) y 1.500 v en corriente continua (cc o CC). Según la Ley de Ohm, Las tensiones más utilizadas en alta tensión para co- rriente alterna, varían de 11kv a 380kv Instalaciones de baja tensión, cuyas tensiones nomi- nales son inferiores a 1.000 v en ca y 1.500 v en cc. Sin embargo, en corriente alterna (ca), este cálculo no es tan Las tensiones más utilizadas en baja tensión son de 380 sencillo y se añade otro factor más al producto, el llamado v (trifásica), 220 v y 125 v. “factor de potencia”: P=VIcos(f). La energía eléctrica se transforma en las centrales eléctricas En realidad se diferencian tres tipos de potencia, que forman partiendo de energías renovables (solar, hidráulica, térmica) el llamado triángulo de potencias, a saber: y energías no renovables (nuclear). Allí, disponen de unos alternadores que producen energía eléctrica trifásica en corriente alterna (ca), a una tensión de 20 kv entre fases. Estas centrales disponen de una estación de transformación con un transformador elevador que eleva entre 66 kv y 380 kv la tensión de producción. 2.1.1. líneas de trasporte y dIstrIbucIón en alta tensIón Las líneas de alta tensión transportan la energía eléctrica a gran distancia desde las centrales hasta las subestaciones con tensiones comprendidas entre 66 kv y 380 kv entre fases. Imagen 11. Triángulo de potencias Se consideran instalaciones eléctricas de alta tensión las su- Potencia activa (P), debida al consumo por resistencias. periores a 1 kv. Según su Reglamento existen tres categorías: Se mide en vatios (W). Potencia reactiva (Q), debida al consu- mo de bobinas y condensadores. Se mide en voltiamperios reactivos (VAr). Potencia aparente (S), que cuando no tenemos potencia reactiva coincide con P. Se mide en voltiamperios (VA) La que nos facturan es la potencia activa, que es la que realiza trabajo; si bien se dis- pondrá de una parte de reactiva producida por el desfase del ángulo que forman ten- sión e intensidad y que se llama “factor de potencia” o cos (f). Las empresas suministradoras penalizan a Imagen 12. Distribución de alta tensión las empresas que tengan un factor de po- * Ver glosario 410 Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados.  Parte 6. Riesgo eléctrico Caracterización a) Líneas de tensión nominal superior a 66 kv El recorrido de la energía parte desde las centrales a las Estas líneas pueden sufrir “reenganches automáticos”. Esto grandes subestaciones. Los conductores de cada fase pue- significa que la secuencia de maniobra de apertura se cierra den ser dobles, triples o cuádruples si llevan de dos a cuatro automáticamente con un aparato mecánico de conexión, des- hilos por fase (casi todas son dobles). pués de un tiempo predeterminado. Normalmente tiene un reenganche en el caso de tener un Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. Este tipo de líneas son las más altas, se distribuyen a través de apoyos tipo celosía que sustentan a tres conductores o porcentaje mayor al 70% de red subterránea, dos reengan- múltiplo de tres, y pueden existir uno o dos conductores en la ches entre el 30% y el 70% y tres reenganches en menos parte superior, de menor sección, que se utiliza como pararra- del 30%. Dichos reenganches se producen en un máximo de yos y se denomina hilo de guarda. También alojan aisladores tres minutos, tras los cuales la compañía comienza a realizar de vidrio para sustentar el cable en los postes. Normalmente pruebas. llevan más de seis aisladores, unos 10.000 v por aislador. 2.1.2. subestacIón trasforMadora Dentro de toda subestación se pueden encontrar varias lí- neas de entrada y salida con un interruptor* para poder hacer maniobras. Las líneas que alimentan los transformadores lle- van protecciones para estos y para las líneas de salida. Las subestaciones están divididas en tres secciones principa- les, que a continuación se detallan, y las demás son deriva- das de las anteriores. 1. Sección de medición. 2. Sección para las cuchillas de paso. 3. Sección para el interruptor. Imagen 13. Aisladores Las secciones derivadas de toda subestación, normalmente b) Líneas de tensión nominal comprendida entre 30 lleva interruptores hacia los transformadores. kv y 66 kv Se pueden diferenciar varios tipos de subestaciones trans- El recorrido de la energía parte desde las grandes subesta- formadoras, en función de su tamaño (grandes, pequeñas ciones hasta las medianas y pequeñas subestaciones. Estas o medianas) y el tipo de función que realizan (elevadoras o líneas pueden ser aéreas o subterráneas en algunas ciuda- reductoras). des. Algunas aéreas llevan dos conductores por fase y las sencillas uno. Las subterráneas se distinguen por el color rojo a) Clases de subestaciones por su tamaño de sus cables o color marrón de las líneas antiguas de aceite. Grandes subestaciones Suelen llevar entre cuatro y seis aisladores de vidrio. Son grandes parques eléctricos cuya función es la c) Líneas de tensión nominal superior a 1 kv y has- de elevar o disminuir las tensiones entre las líneas ta 30 kv de primera y segunda categoría. Todo su acciona- El recorrido de la energía parte desde las pequeñas y me- miento se lleva a cabo desde una central, se em- dianas subestaciones a los centros de transformación indus- plea un software específico para ello (telemando). triales o urbanos. No llevan hilo de guarda; por las ciudades A ellas llegan tensiones comprendidas entre 66 Kv discurren bajo el suelo y en zonas interurbanas son líneas y 380 Kv entre fases y cuya función primordial es la aéreas. Van por postes de baja altura y el número de aislado- de trasformar la energía eléctrica desde las tensio- res de vidrio es inferior a tres. nes de transporte, denominadas alta tensión AT a tensiones de distribución denominadas media ten- sión MT, entre 10 Kv y 45 Kv. Para ello se emplean los aparatos conocidos como transformador (coloquialmente conocidos como “trafos”). El acceso a la estación transformadora suele estar restringido al personal autorizado. Pequeñas o medianas subestaciones Imagen 14. Torre de línea de tercera Elevan o disminuyen las tensiones entre las líneas categoría de de segunda y tercera categoría. No están vigiladas bifurcación, donde permanentemente, si bien no son accesibles para cada fase pasa por unos seleccionadores el público en general. El control, también se realiza que van a un desde las grandes subestaciones de zona (tele- transformador en mandado). poste de fin de línea. * Ver glosario Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados. 411  Manual de riesgos tecnológicos y asistencias técnicas b) Clases de subestaciones por la función que lle- su vez estos distribuyen la corriente a los centros de transfor- van a cabo mación o directamente a clientes abonados a la alta tensión para uso industrial. Subestaciones eléctricas elevadoras Se encuentran situadas en las inmediaciones de Sus partes fundamentales son: las centrales generadoras de energía eléctrica, 1. Celdas de entrada de MT. cuya función es elevar el nivel de tensión generado Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. 2. Celdas de salida de MT. hasta 132, 220 o incluso 400 Kv, previa entrega de energía a la red de transporte. 3. Embarrado* de MT. Subestaciones eléctricas reductoras También se puede hablar de subestaciones eléc- tricas reductoras, que reducen el nivel de tensión hasta valores que oscilan, habitualmente entre 15, 20, 45 ó 66 KV y entregan la energía a la red de distribución. Una de las maniobras más habitual y, a la vez, más peligrosa que se realiza en una subestación eléctrica es la apertura y cierre de interruptores, debido a que el carácter inductivo de los circuitos presenta rechazo al corte en la circulación de la intensidad eléctrica que se produce en la apertura de un interruptor. Pueden aparecer arcos eléctricos que liberan una gran cantidad de energía (a disipar por el aire circun- Imagen 16. Líneas de distribución en media tensión dante) y que pueden resultar peligrosos para las personas e instalaciones, por lo que se debe usar equipos de protección especiales al realizar cualquier tipo de maniobra (zapatos de 2.3. centros de trasforMacIón seguridad y guantes, ambos de materiales dieléctricos que produzcan suficiente aislamiento para la tensión de opera- Son los encargados de reducir la tensión de media, 11 o 20 ción, y un traje contra destello de arco eléctrico). Kv, a la de consumo, también denominada baja tensión (BT), Los avances tecnológicos y las mejoras de diseño, han per- en trifásica con 380 V entre fases, o monofásica, con 220 V mitido sustituir los interruptores eléctricos convencionales, entre fase y neutro. con corte al aire, por interruptores blindados, que realizan el Existen en los barrios de cualquier ciudad, locales, industrias corte de los circuitos en un depósito del gas hexafluoruro de y centros públicos. azufre (SF6), que impide la formación de arcos y la propaga- Generalmente, las redes de distribución de media tensión ción de la llama. que llegan a los CT se tienden en anillo, y cada línea entra y En la siguiente foto se aprecian los pórticos de entrada y sa- sale de ellos. También sirven de centro de seccionamiento. lida de líneas, y al fondo está la zona de transformación, con Se puede ver una representación de este tipo de redes en la transformadores con depósito de aceite. imagen siguiente. Imagen 15. Central eléctrica* 2.2. líneas de dIstrIbucIón en MedIa tensIón Imagen 17. Centro de transformación a la intemperie Las líneas de distribución de media tensión pueden ser aé- En ellos comienza el consumo eléctrico y por eso sufren un reas o subterráneas, con una potencia de (11 o 20 Kv). La co- mayor calentamiento, de ahí que el acceso esté restringido rriente inicia su recorrido en que parten de las subestaciones solo a personal autorizado. Por este motivo es aquí donde los y llegan a los centros de reparto a través de varias líneas y a bomberos intervienen con mayor frecuencia. * Ver glosario 412 Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados.  Parte 6. Riesgo eléctrico Caracterización 2.3.1. tIpos b) Por su ubicación en la red eléctrica Centro de transformación de punta a) Por su ubicación física Ubicado al final de una línea o bien único en ella (se le Intemperie suele denominar independiente). Solo tiene una entrada Suelen estar alejados de los núcleos de población (en de línea y, a pesar de ello, se instalan dos celdas de zonas rurales, agrícolas o polígonos industriales). Son entrada de línea, en previsión de futuras ampliaciones. Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. de baja potencia. Se montan sobre postes de hormigón Centro de transformación de paso o acero. Son centros ubicados en un punto medio de una línea. A Prefabricados de hormigón ellos llega una línea desde la subestación o desde otro Suelen estar en polígonos industriales, zonas rurales o CT y sale hacia el siguiente. Disponen de celda de en- agrícolas. En el interior del prefabricado* de hormigón trada y salida de línea. pueden llevar varios transformadores. Centro de transformación de anillo En estas fotos se ve un centro de transformación* de Son un caso especial de centro de paso. En estos no paso, prefabricado en hormigón donde se pueden ob- se puede considerar que la línea entra y sale, ya que servar las rejillas de ventilación en la zona del transfor- en realidad son alimentados por los dos extremos. Esta mador, la etiqueta de riesgo eléctrico y la placa identifi- es la configuración más usada en ciudades y polígonos cativa. Los cables (son de color rojo y están enterrados industriales, ya que proporciona una buena fiabilidad en en el suelo) vienen y van hasta el poste que está detrás. el suministro. Imagen 20. Centro de transformación de anillo c) En función de su propiedad De cliente o abonado Solo alimenta a un cliente. El abonado es un gran Imagen 18. Prefabricados de hormigón consumidor y compra la energía eléctrica en alta tensión, transformándola en sus propias instalacio- Subterráneo nes. Suelen estar en las nuevas urbanizacio- De compañía o distribución nes, zonas de alta Alimenta a varios clientes por medio de una red de concentración de cen- distribución en baja tensión. tros comerciales, mo- numentos históricos o 2.3.2. coMponentes edificios públicos. Dentro de un centro de transformación se pueden encontrar Edificios de obra varias líneas de entrada y salida con sus respectivas protec- civil ciones y sus interruptores de maniobra. Las líneas de salida Suelen estar en los de baja tensión llevan fusibles de protección en el cuadro de bajos de los edificios baja. (Ver imagen 21 en página siguiente) y locales comerciales o para el esparcimien- to público. Imagen 19. Obra civil * Ver glosario Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados. 413  Manual de riesgos tecnológicos y asistencias técnicas Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. Imagen 21. Componentes de un centro de transformación a) Celdas de entrada y salida de consumo y suele llevar seis bobinas, tres para Cuentan con dos celdas de entrada y salida en media tensión el lado de alta tensión y tres para el de baja tensión. y un seccionador* de entrada o salida. Estas celdas son las Consta de un núcleo de hierro dulce en el que se enro- siguientes: llan dos bobinas (devanado primario y devanado secun- Celda del interruptor de línea: alberga un interruptor dario), aisladas una de otra, colocadas de forma que los de aceite o hexafluoruro de azufre que sirve para cortar campos magnéticos generados por el paso de la corrien- el anillo de la línea de MT. te se concatenan (inducción electromagnética). Celda de derivación: alberga derivación de línea y un El devanado primario se conecta a la red de distribución de seccionador. alta tensión, por lo que se genera un campo magnético varia- Celda de medida en MT: alberga unos transformadores ble, de acuerdo con la frecuencia de la corriente. Esta indu- pequeños para los aparatos de medida de MT. cirá sobre el devanado secundario una tensión acorde a las leyes de la autoinducción sobre el devanado secundario en el Celda del interruptor del centro: alberga un interrup- que circulara un flujo variable que según la Ley de Faraday tor de MT conectado antes de la entrada al primario del se cumple la siguiente fórmula: transformador o transformadores. Puede tratarse de un interruptor en aceite o de un seccionador en carga. nº de espiras que tiene el Celda de trasformador: alberga el transforma- La relación de trans- devanado primario = dor, que es una máquina que reduce la tensión a la formación teórica nº del secundario * Ver glosario 414 Documento bajo licencia Creative Commons CC BY-NC-SA 4.0 elaborado por Grupo Tragsa y CEIS Guadalajara. No se permite un uso comercial de la obra original ni de las posibles obras derivadas, la distribución de las cuales se debe hacer con una licencia igual a la que regula la obra original. Asimismo, no se podrán distribuir o modificar las imágenes contenidas en este manual sin la autorización previa de los autores o propietarios originales aquí indicados.  Parte 6. Riesgo eléctrico Caracterización b) Transformador El tren recibe la corriente necesaria para su funcionamiento Hay varios tipos de transformadores: mediante el pantógrafo que está en contacto permanente con la catenaria (tendido aéreo montado sobre las vías) suspen- De aceite: algunos de este tipo pueden llevar pi- dida del hilo sustentador por medio de las péndolas. raleno que cuando arde produce humos tóxicos y cancerígenos. En España se ha obligado su retira- Se llama catenaria a todo el conjunto formado por los cables da por un mandato legislativo. alimentadores, apoyos y elementos de tracción y suspensión Este documento es un fragmento del original. Acudir al documento completo para consultar índice, bibliografía, propiedad de las imágenes y demás. de los cables que transmiten la energía eléctrica. Aquí está Seco: las bobinas se cubren con una resina epoxi, el polo positivo, mientras que el negativo está en los propios que en caso de incendio es auto-extinguible. raíles, que conectan con el negativo de la subestación. c) Cuadro de baja tensión que dispone de los si- Una excepción a esta norma son las líneas aéreas de con- guientes elementos tacto para trolebuses, donde al no existir carriles, la corriente de retorno circula hacia la subestación por un segundo cable Interruptor conectado a la salida del secundario del paralelo al primero y en contacto con el vehículo. transformador. Las protecciones son los elementos de la instalación de la Los aparatos de medida en baja tensión. línea aérea de contacto, no asociadas a la transmisión de Los interruptores de salida en la línea de baja ten- la corriente, sino que ejercen funciones de protección de la sión. instalación frente a eventuales problemas como pueden ser: cortocircuitos, derivaciones, sobretensiones, vandalismo, etc. 2.3.3. centros de trasforMacIón en plantas Las protecciones instaladas en las líneas aéreas de contacto IndustrIales dependen en gran medida de si la corriente que circula por di- cha línea es alterna o continua y de la tensión de las mismas. Las plantas industriales (fábricas, hospitales, etc.) suelen contar con su propio centro de transformación debido a la En corriente continua las protecciones más comunes son: gran demanda de energía que tienen, ya que requieren unas Cable tierra, también llamado cable guarda. tensiones superiores a la tensión nominal de servicio. Descargadores de sobretensiones. Cuando se trata de edificios de gran consumo, la acometida* Tomas de tierra. es siempre trifásica aunque el suministro particular sea mo- nofásico o bifásico. Esta acometida suele ser única y llega a Conexiones equipotenciales* entre estructuras y carril. la caseta receptora del usuario, donde se ramifica para dar Viseras, pantallas y barreras mecánicas. alimentación a los transformadores pertinentes para alum- Frenos y bloqueos que evitan la caída de la línea en el brado y fuerza. También cuenta con un cuadro de control y caso de que se corte la misma o los cables de contra- medida, normalmente en el lado de la alta tensión. pesos. La instalación interior del alumbrado, que se conecta en mo- En corriente alterna nofásico, debe repartir las diferentes líneas entre las fases de entrada a fin de dejar el sistema lo más equilibrado posible. Cable de tierra (en paralelo con el retorno de tracción). Tomas de tierra. 2.3.4. centros de transforMacIón de vías Conexiones equipotenciales entre estructuras de sopor- férreas te y carril. Descargadores de sobretensiones. El tren, el tranvía y el metro emplean la electricidad como energía para conseguir el movimiento de un motor eléctrico Viseras, pantallas y barreras mecánicas. de corriente continua. Normalmente se emplean tensiones de Frenos y bloqueos de caída de la línea. 3 Kv salvo en alta velocidad que llegan hasta los 20–25 Kv, En alta velocidad, funciona a 25 Kv de corriente alterna y la pero de corriente alterna, a 50 Hz. catenaria va más tensa que en las líneas convencionales, Imagen 22. Corriente alterna en un tren * Ver glosar