Infraestructuras eléctricas. Instalaciones eléctricas en los edificios

La electricidad se produce en Centrales Generadoras (CG), con tensiones de generación entre 3 y 36 kV. Las Estaciones Elevadoras (EE) reciben esa energía y la elevan hasta la tensión de transporte, entre 220 y 400 kV. La Red de Transporte (categoría especial, ≥220 kV, según la Ley 24/2013) une las estaciones elevadoras con las subestaciones, formando una red mallada alimentada por varias centrales para asegurar el suministro.

La Red de Distribución se divide en tres categorías por tensión nominal: 1ª categoría (Red de Reparto, <220 kV y >66 kV), 2ª categoría (≤66 kV y >30 kV) y 3ª categoría (antigua Red de Media Tensión, ≤30 kV y >1 kV), que alimenta a los Centros de Transformación (CT). Los CT reducen la tensión a Baja Tensión (400/230 V) para el suministro final a los abonados (RAV).

Las subestaciones transformadoras reducen la tensión de transporte para el reparto (p. ej. de 400/220/132 kV a 66/45/30 kV); las subestaciones de maniobra interconectan circuitos sin transformar la tensión.

Datos clave:

• CG genera entre 3 y 36 kV; EE eleva a 220-400 kV.
• Red de distribución 1ª categoría: <220 kV y >66 kV. 2ª: ≤66 kV y >30 kV. 3ª: ≤30 kV y >1 kV.
• CT transforma AT (habitual 20 kV) en BT: 400/230 V.
• Baja Tensión (BT): ≤1.000 V en corriente alterna y ≤1.500 V en corriente continua.

Las fuentes de energía primaria se clasifican en renovables (viento, radiación solar, hidráulica) y no renovables (carbón, gas natural, petróleo, nuclear). El alternador transforma energía mecánica en energía eléctrica mediante inducción electromagnética, basándose en la ley de Faraday: un conductor sometido a un campo magnético variable genera una fuerza electromotriz inducida. Sus partes son el estator (bobinas fijas), el rotor (parte móvil que genera la electricidad) y la turbina (hace girar el imán).

La corriente alterna trifásica está formada por tres corrientes monofásicas (fases L1, L2, L3) de igual frecuencia y valor eficaz, desfasadas entre sí 120°. Las bobinas del alternador pueden conectarse en estrella o en triángulo.

Datos clave:

• Ley de Faraday: un campo magnético variable induce una FEM en el conductor.
• Corriente trifásica: tres fases (L1, L2, L3) desfasadas 120° entre sí.
• Conexión de bobinas: en estrella o en triángulo.

Un transformador eléctrico es una máquina estática de CA que varía el voltaje o la intensidad manteniendo frecuencia y potencia, mediante inducción electromagnética entre un devanado primario y uno secundario. Para elevar la tensión en el secundario, este debe tener más espiras que el primario (estaciones elevadoras); para reducir la tensión, el primario tiene más espiras que el secundario (subestaciones reductoras).

Las estaciones elevadoras reciben 3-36 kV de los alternadores y lo elevan hasta 220-400 kV. Las subestaciones transformadoras están al final de la línea de transporte y en el paso de 1ª a 2ª categoría (entradas de 400/220/132 kV, salidas de 66/45/30 kV). Las subestaciones transformadoras de reparto están al final de las líneas de 2ª categoría, dando salida a la 3ª categoría (entradas de 66/45/30 kV, salidas de 20/15/11 kV).

Datos clave:

• Elevar tensión: secundario con más espiras que el primario.
• Reducir tensión: primario con más espiras que el secundario.
• Subestaciones transformadoras: 1ª→2ª categoría. Subestaciones de reparto: 2ª→3ª categoría.

Según la Ley 24/2013, de 26 de diciembre, del Sector Eléctrico, la red de transporte primario comprende líneas con tensión nominal igual o superior a 380 kV (más interconexiones internacionales, con independencia de su tensión); la red de transporte secundario, líneas ≥220 kV no incluidas en la primaria, y otras que cumplan funciones de transporte. No forman parte de la red de transporte las centrales generadoras, sus conexiones (estaciones elevadoras) ni las líneas directas a consumidores especiales. El transportista único de esta red es Red Eléctrica de España (REE).

El RAT (Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en instalaciones de AT) clasifica las líneas de AT en cuatro categorías: especial (≥220 kV, red de transporte), 1ª (<220 kV y >66 kV), 2ª (≤66 kV y >30 kV) y 3ª (≤30 kV y >1 kV).

Datos clave:

• Transporte primario (Ley 24/2013): ≥380 kV. Transporte secundario: ≥220 kV.
• REE: transportista único de la red de transporte.
• RAT: 4 categorías de AT (especial, 1ª, 2ª, 3ª).

Las líneas abiertas o en antena se alimentan por uno solo de sus extremos; forman las redes radiales, usadas sobre todo en áreas rurales por su menor coste. Las líneas cerradas reciben corriente por dos o más puntos, asegurando el suministro ante avería; son las más habituales en núcleos urbanos. Sus variantes son: red lineal (CT en serie, alimentada por ambos extremos), red en anillo (línea cerrada sobre sí misma), red en anillos múltiples, red mallada (conexión de anillos con líneas abiertas; máxima seguridad de suministro, pero mayor complejidad de diseño y protecciones, y posibles tensiones de cortocircuito elevadas), red en huso normal (con circuitos cero o líneas de socorro) y red en huso apoyado (conectada a dos subestaciones).

Datos clave:

• Redes radiales (líneas abiertas): un solo extremo alimentado; típicas de zonas rurales.
• Red mallada: máxima seguridad de suministro; inconveniente = mayor complejidad de diseño/protecciones.

Las líneas aéreas de AT se regulan por el RAT (RD 337/2014) y sus ITC-RAT, y por el RD 223/2008 (LAT) y sus ITC-LAT 01 a 09. Sus elementos principales son el conductor (cobre, aluminio o aleaciones; el efecto corona, por ionización del aire, no supone peligro para la salud), la cruceta, el cable de guarda (protección frente a descargas atmosféricas) y los aisladores (vidrio, porcelana o composite). El nivel de tensión puede estimarse por el número de discos de la cadena de aisladores (aprox. 1 kV/disco). Las balizas salvapájaros, obligatorias en torres de AT, vienen exigidas por el RD 1432/2008. En el cruzamiento de líneas de AT con BT, la línea de BT pasa siempre por debajo de la de AT.

Las líneas subterráneas de AT se regulan por la ITC-LAT 06. Al enterrarse directamente, el orden por profundidad (de más a menos profundo) es AT, BT y telecomunicaciones, con cinta de señalización a 0,20 m. En cruzamientos, las distancias mínimas son: 0,25 m entre cables de energía eléctrica (AT-BT) y 0,20 m con telecomunicaciones o con canalizaciones de agua/gas.

Datos clave:

• Efecto corona: no representa peligro para la salud.
• Balizas salvapájaros: obligatorias por el RD 1432/2008.
• Cruzamiento AT-BT: la BT pasa siempre por debajo de la AT.
• Enterrado directo (de más a menos profundo): AT, BT, telecomunicaciones.
• Distancias mínimas en cruzamientos subterráneos: 0,25 m (AT-otros cables eléctricos), 0,20 m (telecom, agua/gas).

El seccionador es capaz de abrir y cerrar un circuito solo cuando la intensidad a interrumpir es despreciable (circuito sin carga); nunca debe manipularse un seccionador bajo tensión con carga. El interruptor sí está preparado para cortar en carga, manteniendo distancia suficiente para no generar arco eléctrico; el interruptor de SF6 (hexafluoruro de azufre) usa este gas, tres veces más aislante que el aire, para extinguir el arco.

Un fusible, elemento de seguridad, funde cuando la intensidad supera un valor límite; por ejemplo, uno de 200 A funde si se supera 1,5 veces su intensidad nominal (300 A). El disyuntor/reconectador detecta fallas y provoca reenganches automáticos; en redes con trazado mayoritariamente aéreo se producen 3 reenganches automáticos en menos de 3 minutos tras una avería.

Datos clave:

• Seccionador: solo opera sin carga (intensidad despreciable). Interruptor: corta en carga.
• Interruptor SF6: gas 3 veces más aislante que el aire.
• Fusible: funde a 1,5 veces su intensidad nominal.
• Reconectador (redes aéreas): 3 reenganches automáticos en <3 minutos.

Los CT son instalaciones con uno o varios transformadores y aparamenta de AT y BT, reguladas por el Reglamento sobre Centrales Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación (RD 3275/1982, de 12 de noviembre). El transformador reduce la tensión de AT a los dos sistemas de BT: B1 (230/125 V) y B2 (400/230 V).

Un CT antiguo consta de envolvente, acometida en AT, interruptores-seccionadores, embarrado de AT, celdas de protección (con fusible de alto poder de ruptura por transformador) y cuadro de BT. Un CT moderno se compone de celdas prefabricadas (línea, protección, transformación), muchas veces con aparamenta en cuba con SF6. No existen protecciones para las personas en un CT: los fusibles solo protegen a las líneas frente a cortocircuitos y sobrecargas.

Datos clave:

• Norma reguladora de los CT: RD 3275/1982, de 12 de noviembre.
• Sistemas de BT que salen del CT: B1 (230/125 V) y B2 (400/230 V).
• En un CT NO existen protecciones para las personas, solo para las líneas.

En las líneas aéreas de las redes de distribución en BT, además de en la subestación o CT, el conductor neutro debe ponerse a tierra como mínimo una vez cada 500 metros de longitud de línea. En la identificación de cables de BT, el neutro se identifica en color azul (las fases suelen ser negro, marrón y gris).

En el alumbrado público, el montaje bilateral tresbolillo (puntos de luz alternados a ambos lados de la calzada) se utiliza cuando la anchura de la calzada es de 1 a 1,5 veces la altura de montaje de las luminarias. En los centros de mando de alumbrado público se instalan actualmente interruptores diferenciales de alta sensibilidad, de 30 mA.

Datos clave:

• Puesta a tierra del neutro en líneas aéreas de BT: mínimo una vez cada 500 m.
• Color del conductor neutro en BT: azul.
• Montaje tresbolillo: calzada de 1 a 1,5 veces la altura de las luminarias.
• Diferencial en centros de mando de alumbrado público: alta sensibilidad, 30 mA.