1. REDES ELECTRICAS
CAPITULO II
A lo largo de la historia de la humanidad el hombre ha suplido la necesidad de generar
electricidad de diversas maneras. Unas se emplean con mayor frecuencia que otras debido
a un sin numero de consideraciones en distintos campos.
La energía eléctrica se genera principalmente utilizando recursos hídricos y en otros casos
recursos naturales no renovables. Debido a que estos recursos son utilizados en muchas
otras aplicaciones y teniendo en cuenta que son no renovables el hombre a optado por
estudiar y desarrollar modalidades de generación de electricidad como alternativa a las
utilizadas tradicionalmente en el mundo entero.
La energía eléctrica se genera principalmente utilizando recursos hídricos y en otros
casos recursos naturales no renovables.
Debido a que estos recursos son utilizados en muchas otras aplicaciones y teniendo en
cuenta que son no renovables el hombre ha optado por estudiar y desarrollar
modalidades de generación de electricidad como alternativa a las utilizadas
tradicionalmente en el mundo entero.

2. CENTRALE DE GENERACION
(2.1)
TIPOS DE CENTRALES
(2.1.1)
El proceso de generación de energía eléctrica se basa en la transformación de un tipo de
energía (química, mecánica, térmica, luminosa) en energía eléctrica. Para dicho proceso de
transformación de energía, se acude a las llamadas centrales eléctricas de generación;
Dependiendo de la fuente principal de energía utilizada las centrales generadoras pueden ser:
Hidráulicas, térmicas, nucleares, alternativas (eólicas, solares, geotérmicas o de biomasa).
CENTRALES HIDRO- CENTRALES TERMO- CENTRALES NUCLEARES
ELECTRICAS ELECTRICAS
CENTRALES ALTERNATIVAS
GENERADORES GENERADORES GENERADORES GENERADORES DE GENERADORES
EÓLICOS SOLARES GEOTERMICOS BIOMASA MAREOMOTRIZ

3. CENTRALES HIDRO-ELECTRICAS
BAJO ANCHICAYA
Las centrales hidroeléctricas, son aquellas en las que se hace una transformación
constante de la energía potencial del agua en energía cinética, cuando esta es
puesta en movimiento a través de canales que la dirigen hacia la turbina, en la cual
esta energía se transforma en mecánica debido al movimiento que se produce en las
aspas, dicha turbina a su vez, se encuentra acoplada al eje de un generador en el
cual la energía mecánica finalmente es convertida en energía eléctrica.

4. TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
CENTRAL HIDRO-ELECTRICA DE PASADA CENTRAL HIDRO-ELÉCTRICA CON EMBALSE
Es el tipo de hidroeléctrica en la que no se tiene una En este tipo de central se cuenta con una o varias represas,
presa de acumulación de agua, esta fluye por el las cuales permiten una acumulación de agua para formar
caudal del río hasta la turbina, y al pasar por ella lagos artificiales, este tipo de central requiere la
sigue su camino; en ocasiones se realiza una pequeña construcción de grandes barreras de concreto u hormigón,
represa para que el agua no se pierda por por lo tanto, para su implementación es necesaria la
rebosamiento. inversión de grandes cantidades de dinero en comparación
con la central de pasada, pero tiene la ventaja que se puede
contar con agua para generar durante todo el año, aunque el
río que suministra el agua a la presa se seque.
CENTRALES DE BOMBEO
Esta cuenta con dos tipos de embalse, uno superior y uno inferior, el superior se utiliza como los demás embalses, el
agua se deja caer para permitir el movimiento de la turbina, en el momento en que la demanda disminuye se utiliza una
moto bomba para hacer que el agua que ha caído al embalse inferior sea llevada al superior para que nuevamente se
realice el ciclo productivo.

5. PARTES DE UNA CENTRAL HIDRO-ELECTRICA

6. LA PRESA (AGUA EMBALSADA)
Es el lugar en el cual el agua es retenida y almacenada para su posterior utilización, en estas
construcciones se tienen diferentes niveles, uno básico y uno de contención o nivel mínimo para generar
energía eléctrica.
Las presas se pueden clasificar según el material en que fueron construidas, presas de tierra o piedra y
en presas de hormigón, de estas últimas las más comunes son las de gravedad, bóveda y contrafuertes.
PRESAS DE TIERRA O PIEDRA PRESAS DE HORMIGÓN
Este tipo de presas son muy usadas para contener agua, están Reciben este nombre debido al material en que son construidas.
construidas en materiales naturales con poca transformación
como arcilla, arena, grava o roca, debido a que los materiales PRESAS DE GRAVEDAD
no son muy estables es necesario que la anchura de la presa
corresponda a cuatro o siete veces su altura. Este tipo de presa es muy duradera y no necesita demasiado
mantenimiento, la seguridad de esta presa radica en su peso el
cual contrarresta el momento de vuelco producido por el
almacenamiento de agua, son de forma triangular, su base es
ancha y se va reduciendo hacia la parte superior, el lado que esta
hacia el embalse es casi vertical y cuando la altura es superior a
20 metros se construye sobre roca por la resistencia del terreno.
PRESAS DE CONTRAFUERTE
Estas presas constan de una pared inclinada que resiste el agua y unos
soportes triangulares que la sostienen, los cuales transfieren la carga
del agua a la base, estas presas utilizan menor cantidad de hormigón que
las de gravedad, pero en su instalación necesitan refuerzos de acero.
Son utilizadas en lugares en los que el terreno es poco estable.
PRESAS DE BÓVEDA
Este tipo de presa es utilizado en espacios pequeños, el lado que se
encuentra hacia el embalse es en forma de arco con el propósito
de distribuir la carga hacia los extremos de la presa, para su
construcción se utiliza menor cantidad de hormigón que en las de
gravedad.

7. LOS ALIVIADEROS TOMAS DE AGUA
Son los elementos que tienen las presas para liberar Es una tubería que se instala en la pared
parte del agua cuando esta sobrepasa el nivel básico, anterior de la presa, es la encargada de llevar el
los aliviaderos se pueden encontrar en la parte superior agua a la casa de maquinas, esta tubería dispone
o inferior de la pared principal de la presa, en ambos de una serie de compuertas que regulan el flujo
casos cuenta con compuertas de acero móviles que se de agua y unas rejillas que previenen el paso de
accionan en el momento que el agua sobrepase el nivel ramas o elementos que puedan causar daños a la
permitido, una vez el agua a salido se deja caer en una turbina.
cuenca para prevenir daños en el entorno.
CHIMENEA CASA DE MÁQUINAS
Es un pozo vertical que se encuentra cercano a las Construcción en la cual se ubican el generador, las
turbinas, es la encargada de brindar una compensación en turbinas, y elementos de regulación y comando. Es
la presión que deben soportar la toma de agua en el por este lugar donde las tomas de agua hacen
momento en que la carga del generador aumenta o contacto con las aspas para mover la turbina y por
disminuye. En el caso en que la carga del generador consiguiente el rotor del generador, a la entrada
disminuya el agua encuentra menor resistencia en la de esta tubería se encuentran unas compuertas
chimenea y subirá por esta; en caso contrario el agua que que se pueden cerrar para que no fluya agua hacia
se encuentra en la chimenea bajará a las tomas la casa de maquinas, en el momento en que sea
aumentando la presión. requerido la realización de alguna reparación o
mantenimiento.

8. TURBINAS USADAS EN LA CENTRALES HIDRO-ELECTRICAS
La turbina es una maquina rotativa que convierte la energía de una caída de agua en energía
mecánica, esta conformada por un rotor con aspas uniformemente distribuidas en su periferia, de
manera que el agua produce una fuerza tangencial que impulsa el rotor y lo hace girar, este se
encuentra acoplado por medio de un eje al generador.
Principalmente se habla de tres tipos de turbinas hidráulicas: Pelton, Francis, Kaplan
TURBINA PELTON TURBINA FRANCIS TURBINA KAPLAN
Posee aspas en su rotor en forma de La turbina Francis es utilizada para Son muy útiles en saltos inferiores a
cucharas, por medio de las cuales es impulsado saltos entre 30 y 500 metros con caudal 50 metros y caudales superiores a
el eje cuando el agua cae a presión sobre entre 120 y 400 revoluciones por 300 rpm.
ellas, para ser movida sin choque y así ceder minuto.
toda su energía cinética.
es utilizada en grandes saltos comprendidos
entre 500 y 2000 metros con caudales
pequeños.

9. CARACTERISTICAS Y UTILIZACION DE
LAS CENTRALES HIDRO-ELECTRICAS
CARACTERISTICAS
Cerca del 80% de generación electrica en nuestro
pais es a base de centrales hidro-electricas
VENTAJAS
Las centrales hidroeléctricas presentan varias ventajas frente a los demás tipos de centrales, entre las
cuales se pueden mencionar su construcción duradera, su fuente renovable, la poca contaminación ambiental
que produce, el bajo costo de generación y mantenimiento, así como la rapidez de la puesta en marcha y paro
de la turbina hidráulica.
DESVENTAJAS
De la misma manera también presenta desventajas como el largo tiempo de construcción, el
alto costo de esta y la tardanza en la recaudación de la inversión, así como la
imprevisibilidad de las precipitaciones y la construcción de un sistema de transmisión
debido a la ubicación geográfica de los embalses lo cual aumenta las pérdidas de energía y
causa Impacto ambiental en los ecosistemas.

10. GENERACION HIDRAULICA EN COLOMBIA
En el año 2004 el Sistema Interconectado Nacional presentó una generación de energía de
48,571.52 GWh, de los cuales el 82.06% (39,856.34 GWh) corresponde a Generación Hidráulica.
De este porcentaje vale la pena destacar la participación de las siguientes centrales
hidroeléctricas: Guavio 16.1%, San Carlos 16.0%, Chivor 11.1%, Paraíso Guaca 8.7%, Guatapé
8.1%, Guatrón 6.6%, Betania 4.9%, Porce 2 4.4% y otros 24.2%
Participación de las centrales hidráulicas en Colombia
para el año 2004

11. TERMO-ELECTRICAS
TERMOVALLE (CALI)
El proceso de generación en las centrales termoeléctricas, se basa en la combustión de carbón, gas o
fuel-oil por medio de quemadores para producir energía calorífica, la cual permite que el agua que
circula por ductos ubicados al interior de la caldera, sea convertida en vapor a alta presión.
Este vapor pasa a través de la turbina, cuyo cuerpo se encuentra dividido en tres zonas principales
relacionadas con la presión: alta, media y baja.
El paso del vapor por la turbina ocasiona el movimiento de sus aspas, provocando el giro del eje en el
generador, el cual transforma esta energía mecánica en energía eléctrica.

12. TIPOS DE CENTRALES TERMO-ELECTRICAS
LAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN EL TIPO
DE COMBUSTIBLE QUE SE UTILIZA EN LAS CALDERAS:
CENTRALES DE CENTRALES DE CENTRAL DE CENTRALES
CARBÓN FUEL-OIL GAS MIXTAS
Estas utilizan como Estas utilizan como Estas utilizan como En esta central, debido a la
combustible para sus combustible un derivado del combustible gas natural, variedad de equipos que
calderas el carbón, el cual petróleo, este debe ser ellas disponen de un poseen pueden manejar
debe ser previamente calentado para que quemador especial para el cualquier tipo de
triturado, para luego ser fluidifique, y así pueda ser manejo de este. combustible, fuel-oil, carbón
adicionado a la caldera. inyectado a los quemadores o gas.
especialmente diseñados
para el manejo de este tipo
de fluidos.
TODAS ELLAS GENERAN VAPOR, QUE
HACE MOVER UNA TURBINA DE ESTE
TIPO, LA CUAL ESTA ACOPLADA AL
GENERADOR DE ENERGIA ELECTRICA

13. CICLOS DE UNA CENTRAL TÉRMICA
Ciclo Abierto:
Para el proceso de producción de energía eléctrica en
este ciclo, interfieren los siguientes elementos;
CALDERA la cual quema el combustible para convertir
el agua que circula por los ductos en vapor a alta
presión que es enviado a la TURBINA generando
movimiento en ella y a la vez en el generador al que se
encuentra acoplado, el vapor proveniente de la turbina
es suministrado al CONDENSADOR el cual lo enfría
para ser enviado al medio ambiente.
Ciclo Cerrado:
En el ciclo cerrado intervienen los mismos elementos
del ciclo abierto, solo que el agua resultante de la
condensación es enviada a la caldera para iniciar de
nuevo el proceso.
Ciclo Combinado:
Este ciclo es llevado a cabo mediante la
utilización de dos tipos de turbina, la primera es
una turbina de gas impulsada por gas natural o
fuel oil, produciendo el movimiento de un
generador y así la producción de energía
eléctrica, por otro lado los gases emitidos por
esta turbina son utilizados en la caldera para
calentar agua y convertirla en vapor que será
enviado a una turbina de vapor para hacerla girar
junto con el generador acoplado a ella, una vez el
vapor atraviesa la turbina es conducido a un
condensador que lo transforma en agua para ser
llevada a la caldera y reanudar el ciclo.

14. CARACTERISTICAS Y UTILIZACION DE LAS
CENTRALES TERMO-ELECTRICAS
CARACTERISTICAS
En nuestro pais se genera el % con termo-electricas
VENTAJAS
Las centrales termoeléctricas presentan una gran ventaja al no depender de las condiciones climáticas para el
abastecimiento de su combustible; además de encontrarse en una etapa de crecimiento tecnológico en el
desarrollo de procesos que permitan obtener mayor cantidad de energía a menor costo.
DESVENTAJAS
-- Este tipo de centrales presenta inconvenientes a nivel ambiental, ya que se genera una gran
contaminación debido a la quema de los combustibles fósiles utilizados en las calderas, dichos
combustibles son de origen natural y no renovables por lo cual se pueden presentar problemas a
largo plazo.
-- Otro inconveniente que se presenta es el almacenamiento y alto costo que acarrea el transporte
de su combustible.

15. CENTRALES NUCLEARES
CENTRAL ELECTRICA NUCLEAR
EN RIO DE JANEIRO (BRASIL)
Una central nuclear es una central termoeléctrica en la que se remplaza la caldera por un reactor en el cual se realiza fisión o
fusión nuclear para producir calor y elevar la temperatura del agua que se encuentra en su interior, el agua caliente circula por
ductos hacia el generador de vapor y regresar al reactor con la ayuda de una bomba, en el generador de vapor se halla agua fría
proveniente del condensador, esta se transforma en vapor por la transferencia de calor que ocurre entre dicha agua y la tubería
con agua caliente que viene del reactor.
El vapor producido en el proceso anterior es inyectado a la turbina, pasando por los tres cuerpos de ella: alta media y baja
presión, a medida que los atraviesa mueve las aspas y el eje acoplado al generador de energía eléctrica.
El vapor a baja presión que sale de la turbina es llevado al condensador donde es convertido nuevamente en agua para ser
retornada al generador de vapor y así reanudar el ciclo.
Estas centrales constan de uno o varios reactores, que son contenedores (llamados habitualmente vasijas) en cuyo interior se
albergan varillas u otras configuraciones geométricas de minerales con algún elemento fisil (es decir, que puede fisionarse) o
fértil (que puede convertirse en fisil por reacciones nucleares), usualmente uranio, y en algunos combustibles también plutonio,
generado a partir de la activación del uranio. En el proceso de fisión radiactiva, se establece una reacción que es sostenida y
moderada mediante el empleo de elementos auxiliares dependientes del tipo de tecnología empleada.
La fisión nuclear consiste en la división del núcleo de un átomo pesado en otros elementos más ligeros, de forma que en esta
reacción se libera gran cantidad de energía. A pesar de ser altamente productiva (energéticamente hablando), es también muy
difícil de controlar, como podemos ver en el desastre de Chernóbil, y en las bombas de Nagasaki e Hiroshima.

16. PARTES DE UNA CENTRAL NUCLEAR
CIRCUITO PRIMARIO CIRCUITO SECUNDARIO CIRCUITO DE REFRIGERACION
La función principal de este circuito es
En este circuito se convierte el agua Este circuito, esta conformado por La Turbina, mantener la circulación constante de agua fría
en vapor para ser inyectado en la El Condensador Y El Generador De Energía por el condensador para que este pueda
turbina y está conformado por los Eléctrica, y se encarga de convertir la energía transformar el vapor (que sale de la turbina) en
siguientes elementos: Reactor térmica en energía mecánica y esta en energía agua, que es reenviada al generador de vapor y
Nuclear, Presionador Generador de eléctrica. reiniciar el ciclo.
Vapor, Contención y Edificio del El vapor producido en el generador es enviado El circuito de refrigeración básico esta
Anillo Del Reactor. al condensador a través de la turbina, en ella se conformado por ductos que conducen agua a
produce el movimiento de las aspas que se elevada temperatura del condensador a las dos
encuentran ubicadas en su eje el cual se halla torres de refrigeración en donde se reduce la
acoplado al generador de energía eléctrica; el temperatura del agua y se evacua el vapor
vapor que llega al condensador es convertido en generado por el choque de agua caliente con la
agua que regresa al generador de vapor para corriente de aire que circula en forma
reiniciar el ciclo. ascendente por ellas

17. TIPOS DE REACTOR
Los reactores se clasifican según la velocidad de los neutrones producidos por
la fisión en Reactores Rápidos Y Reactores Térmicos.
REACTORES RÁPIDOS
Este tipo de reactor no utiliza moderador, por esta razón la velocidad de los neutrones
no es controlada, emplea como combustible óxido de uranio o uranio y plutonio,
refrigerado normalmente en sodio, su característica principal es la producción de
plutonio el cual se puede utilizar como combustible en reactores rápidos o en térmicos.
REACTORES TÉRMICOS
Los reactores de esta clase se dividen según el tipo de combustible y refrigerante utilizados en:
Reactor de agua a presión (PWR)
En este tipo de reactor se utiliza como refrigerante y moderador agua ligera y como combustible el oxido de
uranio; el refrigerante circula a una presión que no permite que el agua alcance el punto de ebullición, y así ser
enviada al generador de vapor.
Reactor de agua en ebullición (BWR)
Este tipo de reactor utiliza elementos similares al (PWR), pero el refrigerante circula a menor presión lo que
hace que el agua alcance el punto de ebullición y parte de esta se convierta en vapor, este es procesado para
minimizar la cantidad de humedad que pueda contener y finalmente enviarlo a la turbina.
Reactor de agua pesada (HWR)
En esta clase de reactores el combustible utilizado es el uranio, se emplea agua pesada como moderador y el
refrigerante puede ser agua pesada a presión o en ebullición.
Reactor de grafito-gas.
Esta clase de reactores utilizan grafito como moderador y como refrigerante dióxido de carbono, estos se
dividen en dos tipos los (AGR) llamados avanzados en gas que emplean el óxido de uranio como combustible y los
(HTGR) reactores de alta temperatura en los que el combustible es una mezcla de torio con uranio y el
refrigerante utilizado es helio.
Reactor de agua en ebullición (RBMK)
Llamados reactores de canales de alta potencia, su función principal es la elaboración de plutonio, el
combustible utilizado es el uranio, es moderado con grafito y refrigerado en agua.

18. CARACTERISTICAS Y UTILIZACION DE
LAS CENTRALES ELECTRICAS NUCLEARES
CARACTERISTICAS
En nuestro pais no existen centrales electricas nucleares
VENTAJAS
-- Un aspecto importante en este tipo de central es el alto nivel de seguridad que presenta lo que hace que el
riesgo de un accidente sea mínimo. Vale la pena destacar que
-- Las centrales nucleares presentan menor grado de contaminación atmosférica que otras centrales térmicas, al
igual que la utilización de menor cantidad de combustible para producir la misma cantidad de energía eléctrica.
DESVENTAJAS
-- El combustible utilizado en las centrales nucleares es un recurso limitado y sus residuos son muy
difíciles y costosos de tratar.
-- Debido al proceso al que es sometido el combustible, en caso de accidente las consecuencias
serían muy graves, ya que la radioactividad puede provocar diferentes tipos de cáncer o la muerte.

19. CENTRALES ALTERNATIVAS
Las centrales de energías alternativas comprenden las centrales SOLARES las cuales utilizan la radiación solar, las
EOLICAS que aprovechan las masas de aire, la BIOMASA en la cual se trabaja con materia orgánica procesada, la
GEOTERMICA que utiliza como fuente de energía el calor que se encuentra en el interior de la tierra y la MAREOMOTRIZ
que emplea mareas.
CENTRALES SOLARES
CARACTERISTICAS
El sistema genera tensiones de 12, 24 o 48
voltios y consta de un mecanismo de control y
regulación, un acumulador de energía y un
convertidor de corriente directa en alterna.
VENTAJAS
La energía eléctrica por conversión fotovoltaica
no tiene incidencia en el medio ambiente y se
puede utilizar en lugares distantes a redes de
transmisión o distribución
DESVENTAJAS
El efecto de la radiación solar sobre la tierra puede ser utilizada
para generar energía mediante la aplicación de diversos principios
físicos, uno de ellos es la vía térmica en la que la radiación del sol , una desventaja que presenta es el efecto
es concentrada para generar calor. El otro es la conversión visual y el gran espacio que necesita para su
directa de la radiación solar en energía eléctrica mediante la instalación, además del alto costo de las
utilización de celdas fotovoltaicas, esta clase de conversión es células fotovoltaicas.
conocida como fotovoltaica.
La conversión fotovoltaica se produce cuando las radiaciones solares
inciden sobre paneles formados por placas de silicio o arseniuro de
galio en estado cristalino, las cuales transforman la energía solar en
eléctrica mediante la excitación de sus electrones.

20. CENTRALES EÓLICAS
El proceso de generación de energía eléctrica es llevado a cabo por un
aerogenerador, el cual esta conformado por Las aspas, su función es
capturar el viento y transferir la potencia al buje que se encuentra
acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador el cual conecta al
multiplicador que aumenta la velocidad de giro, este a su vez se
encuentra unido al eje de alta velocidad el cual cuenta con dos frenos el
primero es aerodinámico que entra en funcionamiento cuando la
velocidad del viento supera los 100 Km/h y uno de disco que se acciona
cuando el primero falla o para realizar mantenimientos. El generador
cuenta con una unidad de refrigeración que contiene un ventilador para
enfriarlo y un controlador electrónico para monitorear el
funcionamiento del aerogenerador y el mecanismo de orientación
compuesto por el anemómetro y la veleta, en caso de falla detiene el
aerogenerador y envía un mensaje al encargado. En la Góndola se
encuentran alojados el multiplicador, el eje de alta velocidad, el
generador, la unidad de refrigeración y el controlador.
El aerogenerador se encuentra sobre una torre de 40 a 60 metros de
altura, pueden ser tubulares y en su interior contar con escaleras para
el acceso del personal en caso de mantenimiento.
La energía eólica es aquella que utiliza el viento para
producir energía mecánica o energía eléctrica.
VENTAJAS DESVENTAJAS
-- La energía eólica presenta ventajas destacables debido a que no -- Los escasos inconvenientes con la energía eólica radican en la
presenta niveles de contaminación atmosférica, utiliza como fuente necesidad de zonas geográficas con vientos constantes y moderados.
energética un recurso renovable, y los precios de energía eléctrica -- En muchos casos se emplean acumuladores para mantener el flujo
son competitivos con respecto a otras formas de generación. eléctrico sostenido, aunque la velocidad del viento sea inferior a la
-- Son ideales en zonas aisladas en donde otros recursos requerida.
energéticos son escasos e inclusive nulos. -- También existen algunos inconvenientes de ubicación cuando se
-- Un aerogenerador produce potencias entre los 100 y 400 Kw. instalan parques eólicos debido al radio, del eje al extremo de las
Cuando se forma un parque eólico se logra alcanzar potencias de aspas, con medidas de hasta 30 m. Sin embargo, la energía eólica es
unos 1120 Mw. una gran alternativa que día a día desarrolla una mayor importancia a
-- Sin embargo, la energía eólica es una gran alternativa que día a nivel mundial.
día desarrolla una mayor importancia a nivel mundial

21. ENERGIA POR BIOMASA
Existen dos métodos para obtener combustible orgánico:
MÉTODO TERMOQUÍMICO
En este proceso es utilizado el calor para transformar los
residuos orgánicos en combustible sólido, liquido o gaseoso; en
este método se puede hablar de Combustión: oxidación completa
producida por el oxigeno, donde se libera agua y gas carbónico; es
utilizada en calefacción domestica.
Pirolisis: es la combustión incompleta por falta de oxigeno,
produciendo elevación de temperatura a unos 500 C
aproximadamente, libera gas con mezcla de monóxido y dióxido de
carbono, que se utiliza para poner en funcionamiento motores
diesel o generar electricidad.
MÉTODO BIOLÓGICO
Fermentación alcohólica:
utiliza azucares, celulosa o almidón que acompañados por
destilación producen alcohol para ser utilizado en motores de
explosión.
Fermentación metánica:
La biomasa aprovecha los residuos agrícolas, es realizada por bacterias en residuos húmedos sin la utilización de
forestales o urbanos para realizar una transformación oxigeno, para producir gas.
artificial o natural en ellos y producir combustible
orgánico sólido como el carbón vegetal, líquido como el
alcohol y gaseoso como biogás, que pueden remplazar
los utilizados en las centrales térmicas.
La biomasa ayuda con el reciclaje de residuos urbanos
y la limpieza de los bosques, aunque para su aplicación
es necesario contar con grandes áreas de cultivo.

22. ENERGÍA GEOTÉRMICA
CARACTERISTICAS
La energía geotérmica es la obtenida del calor producido entre la
corteza y el manto superior de la tierra, provocado en mayor
medida por desintegración de elementos radioactivos, dicho calor
se transfiere a la superficie terrestre de manera natural en
manantiales calientes, géiseres o fumarolas y de forma violenta en
vulcanismo o terremotos.
En ocasiones este calor es extraído artificialmente para ser
utilizado en procesos de generación de energía eléctrica,
calefacción o secado industrial.
La energía geotérmica se utilizó para generación de electricidad
en Toscana (Italia) en el año 1904, este proceso se puede
realizar de dos maneras una consiste en la excavación del
subsuelo hasta perforar rocas secas y calientes y allí inyectar
agua fría por una tubería que al contacto con ellas se convierte
en vapor el cual fluye por otro ducto a la superficie.
Otra manera es la perforación de aproximadamente 3000 m
bajo el nivel del mar para encontrar reservas de vapor, el cual
es purificado en la boca del pozo para ser transportado por
tubos hasta las turbinas.

23. ENERGIA MAREOMOTRIZ
CARACTERISTICAS
La energía mareomotriz es la que utiliza como fuente
energética las mareas, las olas, la corriente y el
gradiente de temperatura del mar para generar
electricidad.
VENTAJAS
Este tipo de centrales tiene una vida útil prácticamente
ilimitada con un bajo costo de mantenimiento, ocasiona
poca contaminación ambiental y su funcionamiento no
depende de las condiciones climáticas
DESVENTAJAS
aunque también presentan desventajas como la gran
Para la utilización de las mareas en el proceso de generación de energía
inversión inicial para su construcción, el impacto visual
eléctrica, es necesario la construcción de un dique o barrera para
que causan sus instalaciones, así como el efecto
formar un embalse, en el dique se encuentran alojadas las turbinas, los
negativo que ocasiona en algunos casos a la flora y
generadores y las compuertas, las cuales se abren cuando la marea sube
fauna, su ubicación geográfica esta ligada a la amplitud
para permitir el paso de agua del mar hacia el embalse pasando por la
de las mareas que debe superar los cuatro metros de
turbina hasta igualar el nivel del mar, produciendo movimiento en la
altura para que sea efectiva.
turbina y en el generador acoplado a ella; luego cuando la marea baja las
compuertas suben de nuevo para que el agua almacenada regrese al mar
atravesando la turbina en sentido contrario al inicial, produciendo con
su paso movimiento en la turbina y en el generador.

24. PRINCIPALES PLANTAS DE GENERACION EN COLOMBIA

25. LINEAS DE TRANSMISION
(2.2)
Las líneas de transmisión están conformadas por conductores, aisladores, torres y un cable de protección
contra rayos, este conjunto permite el transporte de energía eléctrica desde las plantas de generación hasta
una subestación, conexión entre subestaciones o entre generadoras, se caracterizan por su longitud y gran
capacidad de transporte de potencia y energía, en Colombia las líneas de trasmisión manejan niveles de
tensión de 220-230 y 500 kV a frecuencias de 60 Hz.
TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
(2.2.1.)
La transmisión de energía eléctrica se realiza en corriente directa o en corriente alterna.
TRANSMISION EN CORRIENTE DIRECTA
TRANSMISIÓN HVDC (HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT)
La transmisión de alto voltaje en corriente directa necesita como mínimo dos estaciones conversoras, una
de corriente alterna a directa en extremo de la central generadora y otra de directa a alterna en los
centros de consumo, este tipo de transmisión es utilizado en la interconexión de sistemas con frecuencias
diferentes, transmisiones a longitudes superiores a 500km, interconexiones submarinas extensas o en
lugares en los que no hay espacio suficiente para el montaje de grandes estructuras.
TRANSMISIÓN HVDC – ITAIPU – BRASIL
Esta es la transmisión en HVDC más grande del mundo con dos acoplamientos importantes en HVDC de ABB
que abastecen a Sao Pablo.
El proyecto de la transmisión en HVDC de Itaipu en el Brasil, propiedad de Furnas Centrais Elétricas en Río
de Janeiro (compañía de Elétrobras), es sin duda alguna la transmisión más impresionante en HVDC a nivel
mundial. Tiene una energía total de 6300 MW y una tensión de 600kV.
VENTAJAS
Las ventajas que presenta la transmisión en corriente directa (C.D.) con respecto a la corriente alterna
(C.A.), consiste en la disminución de costos en estructura debido al menor tamaño de las torres utilizadas en
C.D. y los conductores ya que se puede utilizar solo uno o dos y no tres o mas como en C.A., así como la
disminución en perdidas de transmisión por calentamiento y efecto corona.

26. LINEAS DE TRANSMISION
Una línea de transmisión es un sistema de
conductores metálicos para transferir energía
eléctrica de un punto a otro

27. Líneas de transmisión
 Las líneas de transmisión están
conformadas por conductores, aisladores,
torres y un cable de protección contra rayos.
Se caracterizan por su longitud y gran capacidad
de transporte de potencia y energía.
 en Colombia las líneas de trasmisión manejan
niveles de tensión de 220-230 y 500 kV a
frecuencias de 60 Hz.

28. TRANSMISION DE ENERGIA ELECTRICA
Se realiza en corriente directa o en corriente
alterna.
La transmisión de alto voltaje en corriente
directa necesita como mínimo dos estaciones
conversoras, una de corriente alterna a directa
en el extremo de la central generadora y otra
de directa a alterna en los centros de consumo

29. TRANSMISION DE ENERGIA ELECTRICA
TRANSMICION HVDC
Las ventajas que presenta la transmisión en corriente directa (C.D.) con
respecto a la corriente alterna (C.A.)
 disminución de costos en estructura debido al menor tamaño de las torres
utilizadas en C.D.
Se puede utilizar solo uno o dos conductores y no tres o mas como en C.A.
disminución en perdidas de transmisión por calentamiento y efecto corona.
Un ejemplo de transmisión HVDC es la generadora de ITAIPU- Brasil, que de
este tipo es la mas grande del mundo con dos acoplamientos importantes en
HVDC de ABB que abastecen a Sao Pablo

30. TRANSMICION HVDC
La transmisión en corriente directa utiliza dos
tipos de conexión:
 MONOPOLAR, utiliza un solo conductor para llevar la
energía de una central conversora a otra y la tierra o
el mar actúan como retorno de ella.
 BIPOLAR Consiste en la combinación de dos
sistemas monopolares uno con polaridad positiva y
otro con polaridad negativa con respecto a tierra, cada
sistema puede funcionar como monopolar con retorno
por tierra, si se presenta falla en alguno de los dos
sistemas este se puede utilizar como retorno.

31. CONFIGURACION DE
SISTEMAS HVDC
BACK TO BACK
PUNTO A PUNTO
MULTITERMINAL
UNITARIO

32. TECNOLOGIA SEGÚN EL CONVERTIDOR
UTILIZADO
CLASICA O LCC ,transmite tensiones de 500kv
a 1500 MW entre Tree George y china
VSC , empleada en Cross sound (ee uu) con
una potencia de 330 MW con tensiones
aproximadas de 150 Kv
En Colombia hasta el momento no se emplea la
transmisión de corriente directa.

33. TRANSMISION DE CORRIENTE
ALTERNA
• La transmisión de alta tensión en corriente
alterna es la más utilizada, ya que la
energía a la salida es en corriente alterna,
lo que hace que la transmisión se realice
de manera directa sin necesidad de
convertidores como en el caso de la
transmisión en HVDC.

34. NIVELES DE TENCION
• En Colombia, en el proceso de transmisión de
energía eléctrica se manejan niveles de
tensión altos 220-230 kV y 500 kV,
comparados con la tensión de generación de
13,8 KV.

35. LÍNEA SAN CARLOS – SABANALARGA
Esta es una línea de transmisión a 500 kV localizada en
Antioquia, Córdoba y Atlántico – Colombia -, de circuito
sencillo, con cuatro subconductores por fase, en
estructuras metálicas autosoportadas. La línea tiene
una longitud total: 543 km. Conformada por dos cables
de guarda, 593 torres. Las estructuras son
autosoportables de acero galvanizado y configuración
horizontal. Los conductores empleados son FLINT
AAAC. 740,8 y los cables de guarda son Alumoweld, 7
No. 9 AWG y Minorca ACSR HB 110,8 MCM. El tipo de
topología en el cual esta construida la línea es
montañosa, ondulada y plana.

36. TOPOLOGIA DE CONSTRUCCION
Para la red de 500 KV se dispone de 1450 Km,
distribuidos en ocho líneas todas propiedades
de ISA.

37. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN A 500 KV

38. TIPOS DE ESTRUCTURAS
Las estructuras son los elementos de soporte
de conductores y aisladores de las líneas de
alta tensión, se pueden clasificar según su
función en:
Torres de suspensión.
Torres de retención.

39. TORRES DE SUSPENSION
En este tipo de torre los conductores se
encuentran suspendidos de las mensulas
mediante cadenas de aisladores, están
diseñadas para soportar el peso de los
conductores y la acción del viento sobre
ellos y sobre la misma torre.

40. TORRES DE RETENCION
TERMINAL
Esta clase de torre se encuentra en el inicio o
final de una línea, están diseñadas para
soportar la tensión ejercida por los
conductores ubicados de manera perpendicular
a las ménsulas, razón por la cual es el tipo de
torre más robusta.
AUTOPORTANTES
Son vigas incrustadas en el suelo, las cuales
transmiten la tensión de los conductores a las
cimentaciones; estas estructuras pueden ser
rígidas o flexibles, las primeras no sufren
ANGULAR deformaciones en presencia de esfuerzos
Las torres tipo angular son irregulares son fabricadas en acero o en
utilizadas cuando hay cambio de hormigón y las flexibles son postes metálicos
dirección en la línea, soporta la que sufren deformación en caso de estos
tensión de los conductores esfuerzos.
producida por el cambio de
dirección

41. TIPOS DE ESTRUCTURAS
ROMPETRAMOS
Este tipo de estructura es utilizada en las líneas de
transmisión para evitar la caída en cascada (domino) de
las torres de suspensión y para facilitar el tendido de
líneas rectas extensas, se clasifican según la manera de
soportar la tensión producida por los conductores en:
ARRIENDADAS
Son estructuras flexibles que transmiten la
tensión de los conductores a las
cimentaciones.

42. TIPOS DE ESTRUCTURAS
AUTOPORTANTES
Son vigas incrustadas en el suelo, las cuales
transmiten la tensión de los conductores a las
cimentaciones; estas estructuras pueden ser
rígidas o flexibles, las primeras no sufren
deformaciones en presencia de esfuerzos
irregulares son fabricadas en acero o en
hormigón y las flexibles son postes metálicos
que sufren deformación en caso de estos
esfuerzos.

43. REDES DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA
ELÉCTRICA EN COLOMBIA
Las redes de distribución de energía eléctrica
en Colombia emplean los dos tipos principales
de topologías en redes de distribución del
mundo: El modelo americano y El modelo
europeo.

44. MODELO AMERICANO
Consiste en un sistema de cuatro hilos multiaterrizado, tres fases
y neutro el cual es común encontrar conectado a los bajantes de
los pararrayos, al tanque de los transformadores, a las puestas a
tierra de los cables de guarda e interconectado al neutro del
secundario del transformador.
En este modelo el neutro se encuentra aterrizado en intervalos
frecuentes.

45. MODELO EUROPEO
• Consiste en sistema de tres hilos, las tres fases
uniaterrizado, es decir el neutro se encuentra aterrizado
directamente en el transformador de la subestación y no en
el recorrido de toda la línea como en el sistema americano.

46. TOPOLOGIA DE LOS CIRCUITOS
PRIMARIOS
Los circuitos primarios son los que recorren los
sectores urbanos y rurales del país para
suministrar potencia a los transformadores de
distribución a tensiones como 13,2 y 11,4 kV
entre otros, estos circuitos se pueden encontrar
en :
Un sistema radial o en
Un sistema enmallado.

47. SISTEMA RADIAL
En el sistema radial la corriente eléctrica circula en una sola dirección,
razón por la cual presenta una baja confiabilidad, en la actualidad es el
más empleado.

48. SISTEMA ENMALLADO
Consiste en el recorrido del circuito primario desde el barraje
de baja tensión de la subestación, pasando por toda el área
de servicio y retornando al barraje, esta conformado por un
seccionador de cierre, aunque la red funciona con el
seccionador normalmente cerrado o normalmente abierto,
con el fin de crear dos vías paralelas o un anillo abierto entre
la subestación y la carga, lo cual ofrece mayor confiabilidad al
sistema.

49. ESTRUCTURAS DE DISTRIBUCION EN
ZONAS URBANAS
• RED ABIERTA
Son las redes utilizadas en los circuitos de media y baja tensión,
existen diversos tipos de estructuras empleadas por operadores de
red, a continuación se presentan algunas de estas.
Estructura Estructura de Estructura Estructura Estructura
circuito tipo Final de circuito circuito tipo Tangencial Tangencial en
Bandera Bandera en ángulo
ángulo

50. ESTRUCTURAS DE DISTRIBUCION EN
ZONAS URBANAS
RED TRENZADA
Este tipo de red es el empleado en las redes de baja y media
tensión, sus conductores están diseñados para impedir el
fraude ya que tienen la fase en el exterior y el neutro
Red Trenzada Cambio de Sentido Red Trenzada Final de Circuito

51. La transmisión en corriente directa utiliza dos tipos de conexión:
MONOPOLAR
Utiliza un solo conductor para llevar la energía de una central conversora a otra y la tierra o el mar actúan como retorno de ella,
reduciendo el costo de interconexión y las perdidas ya que el recorrido de retorno tiene una amplia sección transversal, lo que hace
su resistencia es mínima.
BIPOLAR
Consiste en la combinación de dos sistemas monopolares uno con polaridad positiva y otro con polaridad negativa con respecto a
tierra, cada sistema puede funcionar como monopolar con retorno por tierra, si se presenta falla en alguno de los dos sistemas este
se puede utilizar como retorno.
Los sistemas HVDC se pueden configurar de diferentes maneras:
BACK TO BACK
Es empleada en la conexión de dos sistemas que se encuentran en la misma subestación y trabajan a frecuencias diferentes, los
sistemas pueden ser monopolares o bipolares.
PUNTO A PUNTO
Es utilizada en la conexión de dos subestaciones cuando el sistema HVAC resulta muy costoso o cuando el sistema HVDC es el
único viable, en este caso una de las subestaciones funciona como rectificador y la otra como inversor; además la configuración
punto a punto es empleada en conexiones submarinas, permite la transmisión a cargas aisladas.
MULTITERMINAL
Cuando es necesaria la conexión de tres o más subestaciones se emplea la configuración multiterminal, esta conexión se puede
realizar en serie, la condición es que ninguna subestación puede consumir mas del 10% de la potencia total de la estación
conversora, para no afectar el nivel de tensión que cae en las demás; la conexión en paralelo se realiza cuando todas las
subestaciones consumen mas del 10% de la potencia total de la estación conversora y la conexión mixta emplea una combinación
de las dos conexiones anteriores.
UNITARIO
En este tipo de configuración, la estación conversora es conectada directamente al generador, por lo cual la generación se puede
considerar en corriente directa, de esta forma se puede aprovechar la velocidad de las turbinas para generar energía en cualquier
momento independientemente de la frecuencia.

52. En los sistemas HVDC existen diferentes tecnologías según el convertidor empleado:
TECNOLOGÍA CLÁSICA O LCC (LINE COMMUTATED CONVERTER)
Utiliza tiristores o SCR como convertidor, permite controlar el encendido de los dispositivos del convertidor, pero no el corte
de estos, con esta tecnología se puede regular la potencia activa más no la reactiva.
TECNOLOGÍA VSC (VOLTAGE SOURCE CONVERTER)
Utiliza como convertidor IGBT, con el uso de esta tecnología se puede controlar el encendido y apagado de los dispositivos
del convertidor, permite regular independientemente la potencia activa y reactiva del sistema.
En 1882 se realizo el primer tendido para transmitir energía eléctrica en alto voltaje, consistía en una línea de 2kV de
corriente continua, de 50km de longitud entre Miesbach y Munich (Alemania) a una potencia de 1.5kW.
En la actualidad la capacidad de transmisión en HVDC es de 70.000 MW de los cuales aproximadamente un 12% (˜8.000
MW) corresponden a cables subterráneos / submarinos y el restante a líneas aéreas (˜62.000 MW).
La potencia de transmisión depende de la tecnología utilizada, en este momento, la tecnología LCC transmite tensiones de
500kV a una potencia de 1500 MW entre Three Gorges y China; la tecnología VSC es empleada en Cross Sound (Estados
Unidos) con una potencia de 330 MW con tensiones aproximadas de 150kV.
En Colombia hasta el momento no se emplea la transmisión en corriente directa, pero en el proyecto de conexión con
Panamá, dos de las alternativas contempla la utilización del sistema HVDC de la siguiente manera:
La alternativa dos consiste en una línea a 250kV en HVDC, entre Cerromatoso y Panamá II, con una longitud aproximada de
514km, el trayecto será submarino y aéreo, el primero con una longitud aproximada de 51km y el segundo con una longitud
total de 463km.
En la alternativa tres se utilizarán una línea aérea de 571Km de longitud a 250KV en HVDC desde Cerromatoso hasta
Panamá II.
TRANSMISIÓN EN CORRIENTE ALTERNA
La transmisión de alta tensión en corriente alterna es la más utilizada, ya que la energía a la salida de las centrales de generación y la
suministrada a los centros de consumo es en corriente alterna, lo que hace que la transmisión se realice de manera directa sin
necesidad de convertidores como en el caso de la transmisión en HVDC, pero, si se hace necesario la utilización de transformadores
para elevar el nivel de tensión de la etapa de generación, en Colombia 13,8kV y así disminuir la corriente requerida para transportar una
potencia determinada, y con esto lograr disminuir las perdidas de potencia por efecto de calentamiento del conductor (efecto Joule) y
reducir el calibre del conductor requerido para el transporte de potencia.
Al llegar la potencia a los centros de consumo se realiza nuevamente una etapa de transformación de tensión, esta vez de reducción,
con el fin de suministrar energía a los consumidores, la utilización de este tipo de transmisión es rentable para longitudes inferiores a
500km en líneas aéreas y 130km en líneas submarinas.
Las frecuencias de operación en transmisión en corriente alterna son 50 Hz en Europa y en algunos países suramericanos como Chile y
Argentina y 60 Hz en países como Colombia, Venezuela, Perú, Brasil.

53. NIVELES DE TENSIÓN
(2.2.2.)
En Colombia, en el proceso de transmisión de energía eléctrica se manejan niveles de tensión
altos 220-230 kV y 500 kV, comparados con la tensión de generación de 13,8 kV. La longitud de
las líneas de 230 kV construidas en el País alcanza 10.999km y la longitud de la totalidad de la
red de 500 kV es 1449 km. A continuación se presenta un ejemplo tomando como referencia la
línea San Carlos - Sabanalarga.
LÍNEA SAN CARLOS – SABANALARGA
Esta es una línea de transmisión a 500 kV localizada en Antioquia, Córdoba y Atlántico –
Colombia -, de circuito sencillo, con cuatro subconductores por fase, en estructuras metálicas
autosoportadas. La línea tiene una longitud total: 543 km. Conformada por dos cables de guarda,
593 torres. Las estructuras son autosoportables de acero galvanizado y configuración horizontal.
Los conductores empleados son FLINT AAAC. 740,8 y los cables de guarda son Alumoweld, 7 No.
9 AWG y Minorca ACSR HB 110,8 MCM. El tipo de topología en el cual esta construida la línea es
montañosa, ondulada y plana.
Como se mencionó antes el conductor empleado en la línea San Carlos – Sabanalarga es un FLINT
AAAC (All Aluminum Alloy Conductor) 704,8. Está conformado por 37 hilos donde el diámetro de
cada hilo es de 3.594mm, para establecer un diámetro de conductor de 25.16mm, alcanzando así
un peso de 1030kg, y permitiendo un transporte de corriente máxima de 691 Amperios, a
temperatura ambiente de 40 C, temperatura del conductor de 80 C, velocidad del viento de 610
mm/seg, a nivel del mar y a 60 Hz. Este tipo de conductor registra una buena relación carga de
rotura a peso y posee una buena resistencia a la corrosión.

54. TOPOLOGÍAS DE CONSTRUCCIÓN
(2.2.3.)
Como se presentó en la sección de características, el Sistema de Eléctrico Colombiano dispone de
una red interconectada a nivel nacional haciendo de este un sistema robusto y confiable, el cual
está conformado por líneas de transmisión a 500 KV y 230 KV distribuidas de la siguiente manera:
Para la red de 500 KV se dispone de 1450 Km, distribuidos en ocho líneas todas
propiedades de ISA.
Tabla 2.2.1. Red de 500 kV
En el Plan de Expansión de referencia Generación-Transmisión 2005-2019 se contempla la
interconexión de las siguientes líneas:
Tabla 2.2.2. Interconexión

55. En la tabla 1.7 se presenta la distribución de las líneas de transmisión a 230 KV, 220 KV:
Tabla 2.2.3. Líneas de Transmisión.

57. TIPOS DE ESTRUCTURAS (2.2.4)
Las estructuras son los elementos de soporte de conductores y aisladores de las líneas de alta tensión, se pueden
clasificar según su función en: Torres de suspensión, Torres de retención.
TORRES DE SUSPENSIÓN TORRES DE RETENCIÓN
Las torres de retención se
clasifican en tres clases:
TERMINAL ANGULAR AUTOPORTANTES
En este tipo de torre los Esta clase de torre se Las torres tipo
conductores se encuentran Son vigas incrustadas en el
encuentra en el inicio o angular son utilizadas
suspendidos de las suelo, las cuales transmiten la
final de una línea, están cuando hay cambio de
mensulas mediante cadenas tensión de los conductores a
diseñadas para dirección en la línea,
de aisladores, están las cimentaciones; estas
soportar la tensión soporta la tensión de
diseñadas para soportar el estructuras pueden ser rígidas
ejercida por los los conductores
peso de los conductores y o flexibles, las primeras no
conductores ubicados producida por el
la acción del viento sobre sufren deformaciones en
de manera cambio de dirección.
ellos y sobre la misma presencia de esfuerzos
perpendicular a las
torre. irregulares son fabricadas en
mensulas, razón por la
acero o en hormigón y las
cual es el tipo de torre
flexibles son postes metálicos
más robusta.
que sufren deformación en
caso de estos esfuerzos.

58. TIPOS DE ESTRUCTURAS
ROMPETRAMOS
Este tipo de estructura es utilizada en las líneas de transmisión para evitar la caída en cascada (domino) de las torres de
suspensión y para facilitar el tendido de líneas rectas extensas, se clasifican según la manera de soportar la tensión producida
por los conductores en:
AUTOPORTANTES ARRIENDADAS
Son vigas incrustadas en el suelo, Son estructuras
las cuales transmiten la tensión flexibles que
de los conductores a las transmiten la tensión
cimentaciones; estas estructuras de los conductores a las
pueden ser rígidas o flexibles, las cimentaciones.
primeras no sufren deformaciones
en presencia de esfuerzos
irregulares son fabricadas en
acero o en hormigón y las
flexibles son postes metálicos que
sufren deformación en caso de
estos esfuerzos.

59. REDES DE DISTRIBUCION
(2.3.)
NIVELES DE TENSIÓN
(2.3.1.)
Para la etapa de distribución de energía eléctrica se deben cumplir normas establecidas por las
empresas prestadoras de este servicio; actualmente en Colombia, en zonas con alturas superiores
a 1.000 msnm las subestaciones manejan las siguientes relaciones de transformación:
230/34,5kV; 115/34,5kV; 115/11,4kV; 115/34,5kV; 34,5/11,4kV; 34,5/13,2kV.
En zonas con alturas inferiores a 1.000 msnm se manejan relaciones de transformación:
230/34,5 kV; 115/34,5kV; 115/11,4 Kv; 115/34,5/11,4 kV; 34,5/13,2 kV; 34,5/11,4 kV.

60. TOPOLOGÍAS DE CONSTRUCCIÓN
(2.3.2)
Las redes de distribución de energía eléctrica en Colombia emplean los dos tipos principales de topologías en redes de
distribución del mundo: El modelo americano y El modelo europeo.
MODELO AMERICANO
Consiste en un sistema de cuatro hilos multiaterrizado, tres fases y neutro el cual es común encontrar conectado a los
bajantes de los pararrayos, al tanque de los transformadores, a las puestas a tierra de los cables de guarda e
interconectado al neutro del secundario del transformador.
En este modelo el neutro se encuentra aterrizado en intervalos frecuentes.
Este modelo permite la instalación de transformadores monofásicos, necesarios para cargas
residenciales y de esta manera evitar la conexión fraudulenta de usuarios industriales registrados como
residenciales con cargas importantes, así como la conexión de los DST directamente al transformador.

61. MODELO EUROPEO
Consiste en sistema de tres hilos, las tres fases uniaterrizado, es decir el neutro se encuentra aterrizado directamente en el
transformador de la subestación y no en el recorrido de toda la línea como en el sistema americano.
En el modelo europeo se presentan más sobretensiones temporales que en el modelo americano, razón por la cual la tensión nominal
de los DST es mayor cuando se emplea el modelo europeo; los DST son instalados entre fase y tierra.

62. TOPOLOGÍA DE LOS CIRCUITOS PRIMARIOS DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN
Los circuitos primarios son los que recorren los sectores urbanos y rurales del país para suministrar potencia a los
transformadores de distribución a tensiones como 13,2 y 11,4 kV entre otros, estos circuidos se pueden encontrar
en un sistema radial o en un sistema enmallado.
SISTEMA RADIAL
En el sistema radial la corriente eléctrica circula en una sola dirección, razón por la cual presenta una baja
confiabilidad, en la actualidad es el más empleado.
A continuación se presenta un sistema radial típico:

63. SISTEMA ENMALLADO
El sistema enmallado consiste en el recorrido del circuito primario desde el barraje de baja tensión de la subestación, pasando por toda el
área de servicio y retornando al barraje, esta conformado por un seccionador de cierre, aunque la red funciona con el seccionador
normalmente cerrado o normalmente abierto, con el fin de crear dos vías paralelas o un anillo abierto entre la subestación y la carga, lo
cual ofrece mayor confiabilidad al sistema.
A continuación se presenta un sistema enmallado típico:
Este sistema brinda la posibilidad de tener alimentadores interconectados energizados desde varias subestaciones.

64. TIPOS DE ESTRUCTURAS
(2.3.3)
ESTRUCTURAS DE DISTRIBUCION EN ZONAS URBANAS
RED ABIERTA
Son las redes utilizadas en los circuitos de media y baja tensión, existen diversos
tipos de estructuras empleadas por operadores de red, a continuación se presentan
algunas de estas.
Estructura
Estructura Estructura Estructura Estructura
circuito tipo
de Final de circuito tipo Tangencial Tangencial en
Bandera
circuito Bandera en ángulo
ángulo
RED TRENZADA
Este tipo de red es el empleado en las redes de baja y media tensión, sus conductores están diseñados para impedir
el fraude ya que tienen la fase en el exterior y el neutro es concéntrico.
Red Trenzada Red Trenzada
Cambio de Sentido Final de Circuito

65. SUB-ESTACIONES DE POTENCIA
(2.4.)
FUNCIÓN
(2.4.1.)
Una subestación de potencia es un conjunto de equipos de transformación con sus respectivas protecciones, que permiten cambiar
parámetros eléctricos como tensión, corriente y frecuencia, con el fin de permitir el flujo de energía eléctrica en un determinado
sistema de potencia..
Reciben el nombre de subestaciones de potencia debido a las potencias que manejan, que pueden ser del orden de decenas de MVA. Su
diseño y configuración esta orientado por criterios como flexibilidad, confiabilidad y seguridad.
A continuación se describirán los criterios de diseño:
FLEXIBILIDAD
Este criterio hace énfasis en la propiedad que permite a la subestación adecuarse a la variabilidad de un sistema de potencia por
mantenimientos o condiciones operativas.
CONFIABILIDAD
Bajo este criterio se busca medir la capacidad de una subestación para mantenerse en servicio en el momento de presentarse alguna
falla o mantenimiento en sus equipos, o tras realizar una acción interna, tal como una conmutación de los seccionadores o mientras se
repara una falla.
SEGURIDAD
Este criterio mide la propiedad de la subestación para ofrecer servicio continuo a pesar de la presencia de fallas en alguno de los
equipos.

76. TIPOS DE SUBESTACIONES
(2.4.2)
Las subestaciones de potencia se pueden clasificar en tres grandes grupos, subestaciones de generación,
subestaciones de transformación y subestaciones de maniobra.
SUBESTACIÓN DE GENERACIÓN
Es aquella que funciona como patio de conexiones para una central generadora, es decir, es un conjunto
de equipos con igual nivel de tensión, localizados en la misma zona, a partir de los cuales la subestación
de generación realiza la elevación del nivel de tensión de generación a un nivel de tensión apto para
transporte de energía eléctrica en considerables distancias.
La prioridad principal en una subestación de generación es la confiabilidad, mientras que la flexibilidad y
seguridad van de acuerdo a la importancia y ubicación de la subestación en el sistema de potencia.
SUBESTACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
Es una subestación en la cual se realiza cambio en el nivel de tensión de entrada, puede ser elevadora o
reductora según la función que cumpla.
SUBESTACIÓN DE MANIOBRA
Es la subestación en la que se interconectan varios sistemas y de la cual se distribuye energía eléctrica a
otras subestaciones o a otros sistemas, por esto lo mas importante es la flexibilidad de la subestación, la
seguridad y la confiabilidad depende de la importancia que ejerza la subestación en el sistema de
potencia.

77. EQUIPOS DE LAS SUBESTACIONES
(2.4.3.)
Una subestación de potencia está conformada por tres grandes partes:
CASA DE CONTROL
Es el lugar en el que se encuentran alojados los tableros de control y medida, el tablero de protecciones, el de servicios
auxiliares, el tablero de comunicaciones, el tablero de los medidores de energía, los cargadores, las baterías e inversores.
EL PATIO DE TRANSFORMADORES
El patio de transformadores es la zona de la subestación en la que se encuentran los transformadores de potencia con sus
accesorios.
PATIO DE CONEXIONES
En el patio de conexiones se encuentran agrupados los interruptores, seccionadores, transformadores de corriente y de
potencial, los descargadores de sobretensión y las trampas de onda, entre otros.

78. PATIO DE CONEXIONES
TRANSFORMADOR DE POTENCIA
El transformador de potencia es la parte primordial de una subestación de
potencia, es el equipo encargado de transferir energía eléctrica de un
circuito a otro, en la mayoría de los casos con niveles de tensión
diferentes, su potencia nominal es superior a 500 kVA, el transformador
cuenta con accesorios necesarios para su operación y mantenimiento,
entre estos se encuentran:
TANQUE CONSERVADOR
Es un tanque ubicado sobre el principal el cual recibe el aceite cuando hay cambio de temperatura por aumentos
de carga.
BOQUILLAS
Son los aisladores que se encuentran en la tapa del transformador, son los que comunican los terminales de baja y
alta tensión del transformador con el exterior.
VÁLVULAS
Son las unidades por las cuales se inyecta o extrae el aceite del transformador para su mantenimiento.
TABLERO
Es el compartimiento en el que se ubican los controles y protecciones de los ventiladores, de los motores de las
bombas de aceite, entre otros.
CONECTORES A TIERRA
Son los elementos que unen el tanque del transformador con la malla de puesta a tierra.
PLACA CARACTERÍSTICA
En ella se encuentran consignados los datos más importantes del transformador como tensión nominal primaria y
secundaria, su potencia nominal, diagrama de conexiones, frecuencia, número de serie y datos de fabricación,
entre otros.

79. INTERRUPTOR DE POTENCIA
El interruptor de potencia se clasifica según el medio de extinción del arco eléctrico (corriente que surge entre los
contactos del interruptor en el momento que se separan) en: interruptores de aire, interruptores de aceite e
interruptores de gas (SF6), cuentan con un deposito (cámara de extinción) en el cual se encuentra el elemento
empleado para la extinción, el interruptor puede ser de cámara simple o cámara doble.
El tiempo de desconexión del interruptor después de detectada la falla según
resolución CREG 025 de 1995 no puede exceder los 80ms en 500kV, 100ms para
220 kV y 120ms para tensiones menores a 220 kV.
INTERRUPTOR DE GAS SF6 INTERRUPTOR DE ACEITE INTERRUPTOR DE AIRE
El interruptor de gas emplea el En el interruptor de aceite la El interruptor de aire como su nombre lo indica
hexafluoruro de azufre en estado gaseoso cámara de extinción esta ocupada emplea una fuerte corriente de aire para
para la extinción del arco eléctrico, en la por aceite, existen interruptores apagar el arco eléctrico producido en el
actualidad es el más utilizado en circuitos de gran volumen de aceite que se momento de la separación de sus contactos,
que manejan tensiones entre 230 y 1100 kV, emplean en tensiones menores a dicho aire se encuentra comprimido en una
por su tamaño, peso liviano, extinción rápida 115 kV e interruptores de cámara de extinción, lo que representa una
del arco eléctrico, requieren de poco pequeño volumen de aceite los desventaja para este tipo de interruptores
mantenimiento, además de no producir cuales son utilizados en tensiones debido a la inversión y necesidad de
corrosión en las partes que se encuentran en inferiores a 1000kV. mantenimiento de esta cámara ya que es
contacto con él, aunque entre los diferentes necesario contar con aire limpio y adecuado
tipos de interruptores este es el más para la extinción.
costoso. Los interruptores de aire son utilizados en
circuitos que manejan tensiones entre 150 y
400kV.
El interruptor de potencia presenta básicamente tres mecanismos de operación:
NEUMÁTICO RESORTE HIDRÁULICO
Emplea el aire a presión para Como su nombre lo indica los En este mecanismo se aprovecha
separar sus contactos en caso resortes son utilizados en el la presión del aceite para
de falla, una de las desventajas interruptor para separar los accionar el interruptor.
de este tipo de mecanismo es la contactos.
necesidad de un mantenimiento
frecuente.
Cortacircuitos de 15kV 100ª

80. SECCIONADOR
Un seccionador es un elemento mecánico de apertura de múltiples funciones entre las cuales se destacan:
*- Poner fuera de servicio equipos como interruptores, transformadores, generadores o líneas para su respectivo
mantenimiento.
*- En caso de falla en un equipo o línea, el seccionador es utilizado para realizar un by-pass que permita la prestación continua
del servicio.
*- Aterrizar líneas de transmisión, barrajes, bancos de transformadores o bancos de condensadores en el momento de su
mantenimiento.
*- Abrir o se cerrar circuitos bajo carga, generadores, reactores o capacitores.
*- Aterrizar los equipos energizados de una subestación en caso de fallas que no son fácilmente maniobrables.
Los seccionadores se pueden clasificar de acuerdo al medio de activación y de acuerdo a su operación.
El seccionador puede ser activado de manera manual, por medio de una pértiga o por medio motorizado (grupo motor-compresor y
transmisión neumática, grupo motor-bomba y transmisión hidráulica, motor eléctrico por reducción).Además para la selección de un
seccionador es importante conocer si su operación va a realizarse sin carga o bajo carga; en este caso, este debe contar una cámara
apaga chispas.
Seccionador de
Seccionador de Seccionador de
Apertura Vertical
Apertura Central Apertura Latera

81. SECCIONADORES
Seccionador de
Seccionador de Seccionador Seccionador Semipantografo
Apertura Vertical
Doble Apertura Pantógrafo Horizontal
Invertido

82. TRANSFORMADORES DE CORRIENTE (TC)
Un transformador de corriente es un instrumento que reduce la corriente eléctrica de una red a valores
manejables no peligrosos para la utilización de equipos de medida, puede ser instalado a la intemperie o en
interiores. Su función principal es alimentar equipos de medida, protección y control como
contadores, voltímetros y amperímetros.
Los transformadores de corriente se pueden clasificar de acuerdo a su construcción y a su conexión eléctrica.
Según su construcción existen diferentes tipos de transformadores de corriente, los principales son:
TIPO DEVANADO
Es aquel que tiene su núcleo recubierto por el devanado primario.
TIPO BARRA
es aquel en el que el devanado primario es un conductor tipo barra y atraviesa la ventana del núcleo.
TIPO VENTANA
es aquel que carece de devanado primario y el devanado secundario esta recubriendo el núcleo, el cual posee una abertura
atravesada por un conductor que forma el circuito primario.
Según su conexión eléctrica, existen diferentes tipos de transformadores de corriente, los principales son:
PRIMARIO SIMPLE
Es aquel transformador que posee un único devanado primario.
PRIMARIO SERIE-PARALELO
Es aquel transformador cuyo devanado primario esta dividido en dos secciones iguales y la conexión entre ellos se puede realizar
en serie o en paralelo para variar la capacidad de corriente.
SECUNDARIO MÚLTIPLE
Es aquel cuyo devanado secundario tiene varias derivaciones (Taps) que permiten manejar diferentes niveles de corriente.

83. SIMPLE RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN DOBLE RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
(Corriente nominal primaria A) (Corriente nominal primaria A) Tabla 2.4.1. Valores Normalizados
para Transformadores de Corriente
5 150 2*5 2*100
10 200 2*10 2*150
15 300 2*15 2*200
20 400 2*25 2*300
25 600 2*50 2*400
30 800 2*75 2*600
40 1200
50 1500
75 2000
100 3000
CLASE APLICACIÓN
0.1 Calibración y medida de laboratorio
Tabla 2.4.2. Clases de Precisión.
Medidas de laboratorio y alimentación de vatímetros para *Error máximo porcentual que el
0.2-0.3
alimentadores de potencia. trasformador permite introducir
Alimentación de vatímetros para factorización en circuiros de en la medición de potencia.
0.5-0.6
distribución y vatímetros industriales
Amperímetros y fasímetros indicadores y registradores, vatimetros
1.2 indicadores industriales y registradores, protecciones diferenciales,
relés de impedancia y de distancia
3-5 Protecciones en general (relés de sobrecorriente)

84. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL (TP) DESCARGADORES DE SOBRETENSION
(DST)
El descargador de sobretensión es el
Un transformador de potencial es un dispositivo encargado de proteger el
instrumento que reduce el nivel de tensión de transformador de sobretensiones externas
una red a valores manejables no peligrosos que surgen por descargas atmosféricas con
para la utilización de equipos de medida, puede un impulso de 1,2/50mseg o las
ser instalado a la intemperie o en interiores. sobretensiones por maniobra presentadas con
Su función principal es alimentar equipos de la operación de los interruptores de potencia
medida, protección y control como contadores, con un impulso de 250/2.500mseg; el DST
voltímetros y amperímetros. limita la tensión que llega a los bornes del
El devanado primario del transformador de transformador enviando a tierra la
potencial, a diferencia del transformador de sobretensión, se conecta en paralelo con el
corriente, se conecta en paralelo con el equipo a proteger y entra en funcionamiento
circuito al que se desea hacer la medición y el cuando se aplica en él una tensión superior a
devanado secundario a los equipos de medida. la nominal e inferior a la tensión que soporta
el equipo que se está protegiendo.

85. Algunas características eléctricas que maneja un DST son las siguientes:
TENSIÓN NOMINAL
Es el valor máximo de tensión a frecuencia nominal que se puede aplicar al DST
para que opere eficientemente y cumpla con los parámetros de diseño. Las
tensiones normalizadas de los Descargadores de Sobretensión de ZnO según la
norma IEC 99-3 son los siguientes:
Rangos de tensión para DST de distribución
Comportamiento de un DST

86. TRAMPA DE ONDA
La trampa de onda es un elemento utilizado para evitar la suma de armónicos a la señal de transmisión que puedan causar perturbaciones,
esta conformado por una bobina por la cual pasa la corriente a la frecuencia industrial (60 Hz) de la línea de transmisión, paralelo a esta se
encuentra el equipo sintonizador el cual ofrece una alta impedancia, está constituido por condensadores, inductancias y resistencias; y en
paralelo a la bobina y al equipo sintonizador se encuentra el equipo de protección, el cual protege la trampa de onda de contra
sobretensiones transitorias que puedan ocurrir en ella.
La trampa de onda se encuentra instalada en serie a cada una de las tres fases y se dividen en tres grupos:
TRAMPA DE ONDA DE TRAMPA DE ONDA DE FRECUENCIA TRAMPA DE ONDA DE ANCHO DE BANDA:
FRECUENCIA ÚNICA: DOBLE: El circuito esta diseñado para obtener un
El circuito se diseña para manejar El circuito se encuentra diseñado para ancho de banda requerido o puede ser ajustado
una sola frecuencia, la impedancia manejar dos frecuencias, separadas una de para variar el ancho de bandas con diferentes
de la trampa de onda es mayor a la otra por un espacio de 25 kHz o un 25% niveles de inductancia.
400 O. de la frecuencia superior.
Trampa de Onda

87. SISTEMAS DE CONTROL EN SUBESTACIONES
El sistema de control es el encargado de supervisar, controlar y proteger la distribución y transmisión de energía eléctrica y en
caso de fallas, en la medida de lo posible, asegurar la continuidad y calidad en la prestación del servicio, está conformado por los
relés de protección, dispositivos de medida, registro y señalización, además del control manual y automático.
En el diseño de un sistema de control es indispensable tener en cuenta los siguientes criterios: facilidad de expansión,
automatización, seguridad, disponibilidad, flexibilidad, simplicidad, mantenimiento y la interfaz.
Facilidad de Seguridad: Simplicidad: Mantenimiento:
Disponibilidad: Flexibilidad:
expansión: Consiste en Entre mas simple sea El mantenimiento
Hace referencia Consiste en la
Hace referencia a reducir a el sistema de deber ser sencillo y
al tiempo mínimo capacidad que
la facilidad en la proporciones control, mas práctico, así sea
que debe utilizar presenta el sistema
realización de adecuadas los confiable será, ya necesaria la
para reconocer, de control, para
cambios, adición o efectos que que la complejidad utilización de un
diagnosticar y adaptarse a cambios
disminución de causan las fallas requiere mayor sistema automático
corregir en sus componentes y
equipos en el en el sistema de información de los de supervisión y
cualquier falla a condiciones de
sistema de control, control y en los equipos de patio y la detección de fallas.
que se presente contingencia que
para no afectar el sistemas realización de más Se debe tener
en la puedan producirse en
desarrollo de la secundarios de operaciones de presente el inventario
subestación. el mismo sistema de
subestación. los equipos de maniobra para y disponibilidad de los
control o en el
patio. cambiar el estado de repuestos de los
sistema de potencia.
la subestación o equipos.
aislar una zona en
Automatización Pasiva: falla.
Este tipo de automatización emplea un sistema Interfaz:
automático para la recolección, procesamiento y Es el medio de comunicación entre
almacenamiento de datos de manera precisa y confiable, el sistema de control y el equipo
Automatización: es utilizado en el registro secuencial de eventos, de patio; la señal de entrada es
En un sistema de registros automáticos de fallas y la inspección de valores proporcionada por los contactos
control la medios. de los seccionadores e
automatización de interruptores se conecta al
sus funciones puede Automatización Activa:
sistema de control alimentado a
ser pasiva o activa. Este tipo de automatización consiste en disponer de información
125Vc.c.; cuando se emplean
dentro de la subestación, para tomar medidas preventivas y
tensiones menores como 12 y
correctivas en sus equipos, es utilizado en el recierre automático, la
24Vc.c. es necesaria la
seccionalización automática de zonas con fallas, restauración
implementación de relés
automática del sistema después de pérdida de suministro, la
intermedios con bobinas de alta
maniobra automática para reducir trabajo al interruptor, la
potencia, debido a las posibles
desconexión automática de la carga por baja frecuencia, ajuste
interrupciones por contactos
automático de relés, maniobra secuencial para mantenimiento y
sucios e interferencias que se
lavado automático de aisladores, entre otros.
pueden presentar.