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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ARAGÓN
LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS EN BAJA 
TENSIÓN Y SU MANTENIMIENTO
TESIS
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA
ÁREA: INGENIERÍA ELÉCTRICA ELECTRÓNICA
P R E S E N T A:
JULIO CESAR BLANCAS ARRIOLA
ASESOR:
ING. FRANCISCO RAÚL ORTÍZ GONZÁLEZ
SAN JUAN DE ARAGÓN, EDO. DE MÉXICO, 2009.
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
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AGRADECIMIENTOS
Esta tesis la dedico a mis padres y tía, que durante el transcurso de mi vida profesional y 
personal estuvieron en todo momento apoyándome y alentándome a seguir siempre 
adelante y que en el transcurso de los años esta educación que se me brindo, rindió en mi 
vida para darle la satisfacción a mi familia y a mí.
Gracias padres y tía, por todo el amor y cariño que me dieron en mi vida y sobre todo por el 
estudio que me brindaron, que gracias a ello pude terminar mi carrera profesional y así 
desarrollar las capacidades y aptitudes que me hacen ser mejor.
Agradezco también a mi novia que me apoyo en todo momento para la culminación de mi 
tesis, ya que fue y es una gran parte importante en mi vida, así como buena y excelente 
mujer profesionista.
Y por último agradezco enormemente a mi asesor que me oriento y apoyo en todo 
momento para la realización de mi tesis y termino de esta, muchas gracias asesor.
CONTENIDO
i
 Pág.
INTRODUCCIÓN I
CAPÍTULO 1. LA ENERGÍA.
1.1. INTRODUCCIÓN 1
1.2. GENERACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA 2
1.3. LA ENERGÍA ELÉCTRICA 3
1.3.1. CORRIENTE ELÉCTRICA 4
1.4. LEY DE OHM 5
1.5. LEY DE COULOMB 6
1.6. CARGA ELÉCTRICA 7
1.6.1. INDUCCIÓN DE CARGA 12
1.6.2. EL CAMPO ELÉCTRICO 12
1.7. LÍNEAS DE FUERZA 13
1.8. ELECTRICIDAD 14
1.9. EL CAMPO MAGNETICO 16
1.9.1. FUERZA MAGNÉTICA ENTRE DOS ELEMENTOS DE CORRIENTE 17
CAPÍTULO 2. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN.
2.1. GENERALIDADES 18
2.1.1. MÁQUINAS SINCRÓNICAS 22
2.1.2. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN 24
2.1.3. TRANSFORMADORES Y AUTOTRANSFORMADORES 25
2.1.4. RECEPTORES 27
2.2. TIPOS DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN 27
2.3. LONGITUD ELÉCTRICA DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN 28
2.4. PÉRDIDAS EN LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN 28
2.4.1. PÉRDIDA DEL CONDUCTOR 28
2.4.2. PÉRDIDA POR RADIACIÓN POR EL CALENTAMIENTO DEL
DIELÉCTRICO 29
2.4.3. PÉRDIDA POR ACOPLAMIENTO 29
2.4.4. DESCARGA LUMINOSA (EFECTO CORONA) 30
2.5. PARÁMETROS DE LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN 30
2.6. MATERIALES CONDUCTORES USADOS EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN 31
2.7. SELECCIÓN DE CONDUCTORES 32
2.8. SOBRETENSIONES EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN ELÉCTRICAS 33
2.8.1. LAS SOBRETENSIONES INTERNAS 35
2.8.1.1.SOBRETENSIONES DE MANIOBRA 35
2.8.1.2.SOBRETENSIONES DE SERVICIO 36
CONTENIDO
ii
2.9. CARACTERÍSTICAS DE LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN 37
2.9.1. RESISTENCIA DE CD EN SERIE (R) 37
2.9.2. INDUCTANCIA EN SERIE (L) 37
2.9.3 CAPACITANCIA DE DERIVACIÓN (C) 38
2.9.4. CONDUCTANCIA DE DERIVACIÓN (G) 38
2.10. IMPEDÁNCIA CARACTERÍSTICA 39
CAPÍTULO 3. SUBESTACIONES ELÉCTRICAS.
3.1. GENERALIDADES 40
3.1.1. SUBESTACIONES ELÉCTRICAS ELEVADORAS EN LAS CENTRALES 
ELÉCTRICAS 40
3.1.2. SUBESTACIONES RECEPTORAS (REDUCTORAS) PRIMARIAS 41
3.1.3. SUBESTACIONES RECEPTORAS (REDUCTORAS) SECUNDARIAS 41
3.1.4. SUBESTACIONES A LA INTEMPARIE 42
3.1.5. SUBESTACIONES TIPO INTERIOR 42
3.1.6. SUBESTACIONES BLINDADAS 43
3.2. INSTALACIONES ELÉCTRICAS PRINCIPALES EN UNA CENTRAL 44
3.3. SUBESTACIONES ELEVADORAS EN LAS CENTRALES ELÉCTRICAS 44
3.4. LAS PARTES PRINCIPALES DE LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS 46
3.5. LOS SERVICIOS AUXILIARES EN LAS CENTRALES ELÉCTRICAS 47
3.6. CLASIFICACIÓN DE LAS CENTRALES ELÉCTRICAS 49
CAPÍTULO 4. MANTENIMIENTO EN LAS SUBESTACIONES DE BAJA TENSIÓN.
4.1. GENERALIDADES 57
4.2. ORIENTACIÓN DEL MANTENIMIENTO EN SUBESTACIONES 57
4.3. MANTENIMIENTO INTEGRADO 59
4.4. MANTENIMIENTO PREVENTIVO 59
4.4.1. INSPECCIÓN VISUAL 60
4.4.2. MANTENIMIENTO PREVENTIVO O SISTEMÁTICO 62
4.4.3. INSPECCIÓN TERMOGRÁFICA 63
4.4.4. MEDIDA DE TENSIÓN DE PASO Y CONTACTO 65
4.4.5. MEDIDA DE RESISTENCIA DE CONTACTO 65
4.4.6. MEDIDA DE RESITENCIA DE DEVANADOS 66
4.4.7. MEDIDAS DE TIEMPO DE MANIOBRA 66
4.4.8. GRÁFICOS DE CONSUMO DE BOBINAS Y MOTORES 67
4.4.9. MEDIDA DE CONTAMINACIÓN EN AISLADORES 67
4.4.10. MEDIDA DE CORRIENTE DE FUGA EN PARARRAYOS 67
4.4.11. MEDIDA EN CLASE DE PRESICIÓN EN TRANSFORMADORES DE
POTENCIAL 67
CONTENIDO
iii
4.4.12. ANÁLISIS DEL ACEITE AISLANTE 68
4.4.13. ANÁLISIS DE GASES DISUELTOS EN ACEITE 68
4.4.14. MEDIDAS DEL RUIDO Y VIBRACIONES 68
4.4.15. MEDIDAS DE AISLAMIENTO ELÉCTRICO 69
4.5. MANTENIMIENTO CORRECTIVO 70
4.6. MANTENIMIENTO PROACTIVO 72
4.6.1. GRUPO DE TRABAJO 72
4.6.2. ACTIVIDADES DEL MANTENIMIENTO PROACTIVO 72
CONCLUSIONES 74
BIBLIOGRAFÍA 76
LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS EN BAJA TENSIÓN Y SU MANTENIMIENTO
INTRODUCCIÓN
INTRODUCCION
I
Es de conocimiento general que hoy en día, la energía eléctrica es necesaria para muchos 
aspectos de la vida diaria, ninguna persona está exenta del uso de la energía eléctrica, de 
una u otra forma, ya sea en su domicilio o en el trabajo, equipos en funcionamiento, 
talleres, televisores, oficinas quirófanos, etc. Esto nos lleva a la conclusión de que el 
servicio eléctrico debe ser continuo.
Hay que tomar en cuenta también que este servicio debe ser prestado en las mejores 
condiciones de calidad, y hoy en día existen leyes y sistemas reguladores que velan por el 
cumplimiento de tales reglamentos por parte de las empresas del sector eléctrico, tanto en 
lo referido a la continuidad del servicio como a la calidad del mismo.
En la actualidad es enorme y creciente la influencia que la energía eléctrica ejerce en todos 
los sectores de la actividad humana, somos más dependientes de esta energía cada día que 
pasa, no sólo en el trabajo, sino en los sitios de diversión, en los de compras, en fin, en 
todas las actividades de la vida humana.
La energía eléctrica no puede ser desperdiciada, y por lo tanto, se debe usar racionalmente, 
esto es conservarla. Por otro lado, su utilización requiere de una serie de cuidados, porque 
la electricidad puede constituir en cierto modo una seria amenaza para la vida de las 
personas y las propiedades, por lo que es necesario que todos los proyectos estén de 
acuerdo con ciertos aspectos normativos y con procedimientos de diseños y construcción 
que garanticen su funcionamiento y la seguridad de las personas y bienes.
Las subestaciones tienen la función de interconectar circuitos entre sí, con las mismas 
características de potencia, aunque con características diferentes en algunos casos (voltaje y 
corriente).
Las subestaciones pueden ser de transmisión o de distribución, así como de componentes y 
la disposición de estos, esto puede variar de una subestación a otra, pero las características 
de los componentes siempre serán las mismas, y cada uno tendrá también dentro de la 
subestación, funciones específicas e importantes a la vez.
Existen en una subestación, interruptores encargados de unir o abrir circuitos entre sí, 
transformadores de potencia, encargados de transmitir la potencia de un sistema a otro con 
las características deseadas de voltaje y corriente, transformadores de medida, que se 
encargan de medir las características de la señal eléctrica para fines de protección y 
registro, seccionadores, que unen o separan circuitos, bancos de capacitores, que sirven 
para compensar la caída detensión al final de la línea de transmisión, los pararrayos que 
protegen contra descarga; solo por mencionar algunos.
Tomando en cuenta que las subestaciones son un componente importante de los sistemas de 
potencia, además de ser los de mayor costo económico, y que la continuidad del servicio 
depende en gran parte de ellas; es necesario aplicar a estos sistemas (subestaciones), una 
adecuada Gestión de Mantenimiento. 
INTRODUCCION
II
Esta gestión deberá observar al mantenimiento preventivo, englobando al mantenimiento 
predictivo, para revisar con cierta frecuencia el estado de los equipos, al mantenimiento 
correctivo para reparaciones con o reemplazos preventivos, el cuál deberá tener cierta 
planificación para intervenciones de emergencia, y al mantenimiento proactivo, para el 
análisis y revisión periódica de la gestión, y para la evolución del mantenimiento y sus 
procedimientos. Todo esto interrelacionado entre sí, conformando así el mantenimiento 
integrado.
Es por eso que en este trabajo se describe en el capítulo 1, la transformación, generación y 
distribución de la energía. Esto para su distribución y uso.
En el capítulo 2, se menciona las formas en las cuales se distribuye la energía eléctrica por 
medio de líneas de transmisión, esto para su distribución y consumo.
En el capítulo 3, se describe como se genera la energía eléctrica, mediante lo que se 
denomina como subestaciones eléctricas, así como las partes que las constituyen y sus 
características.
Y, por último en el capítulo 4, se hace mención del mantenimiento de estas subestaciones 
eléctricas, así como los programas de mantenimiento que se deben aplicar, para su buen 
funcionamiento.
LAS SUBESTACIONES ELECTRICAS EN BAJA TENSION Y SU MANTENIMIENTO
CAPÍTULO 1.
LA ENERGÍA
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
1
1.1. INTRODUCCIÓN
Tanto en las épocas históricas, como en la civilización actual, ha estado la humanidad 
muy vinculada con la energía, y existen pocas razones para dudar que en el futuro no 
dependa todavía más de esa cosa llamada energía. La misma existencia exige que aun 
un animal la produzca y la consuma. Hasta que el hombre encontró la manera de utilizar 
la energía de manantiales fuera y más allá de sus propios esfuerzos físicos, su estancia 
en la Tierra fue muy parecida a la de los animales.
La energía fue probablemente la materia prima de la creación. Tal como se nos presenta 
en la actualidad, la energía toma varias formas, pero todas tienen una cosa en común: la 
capacidad de producir efectos dinámicos, vitales.
La energía se encuentra asociada con la substancia física, pero no es una substancia en 
sí. Se manifiesta por el estado de excitación y de animación que asume el material que 
recibe energía. Vemos sus manifestaciones por dondequiera y alrededor de nosotros, en 
actividad corpórea producida alrededor de nosotros, también producida por el consumo 
de alimentos que contienen energía o masas en movimiento, el viento y las olas, 
proyectiles y vehículos. La vemos en forma de calor recibido del Sol, también como 
calor generado por los combustibles y de otras fuentes. La vemos en la súbita puesta en 
marcha de un motor eléctrico conectado a una lejana central eléctrica. Los ejemplos que 
podrían citarse son casi innumerables. En esta era, la energía se produce en cantidades 
enormes y al producirse mayores cantidades de ella, la persona, el bienestar, las 
comodidades y placeres de la vida han aumentado siempre.
Todas estas manifestaciones se clasifican de la siguiente manera:
(1) Trabajo Mecánico
(2) Calor
(3) Electricidad
(4) Radiación
El hombre medio, sabe o cree que sabe, el significado de potencia y usa el término 
frecuentemente en el lenguaje diario. El significado técnico de potencia, es la cantidad 
de energía que se produce y se consume en la unidad de tiempo. 
La potencia se asocia primeramente con el trabajo mecánico y la energía eléctrica. Por 
lo tanto definiremos la potencia como la cantidad de energía que fluye y supone que 
una planta de fuerza es una unidad que se construye para la producción y distribución de 
una corriente de energía mecánica y eléctrica.
La fórmula de la Potencia se puede describir como:
Donde: 
P está dada en Watts,
E está dada en Volts, e
I está dada en Amperes
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
2
1.2. GENERACIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
La generación de energía eléctrica, en términos generales, consiste en transformar 
alguna clase de energía no eléctrica, sea esta química, mecánica, térmica, luminosa, etc., 
en energía eléctrica.
Para la generación industrial de energía eléctrica se recurre a instalaciones denominadas 
centrales eléctricas, las que ejecutan alguna de las transformaciones citadas y 
constituyen el primer escalón del sistema de suministro eléctrico.
En el lenguaje común, una máquina o conjunto de equipos que producen y distribuyen 
una corriente de energía mecánica o eléctrica es una central eléctrica. 
Por lo tanto, un motor de combustión interna es una planta de fuerza, una rueda 
hidráulica es una planta de fuerza, etc. 
 
a) Motor de Combustión Interna b) Rueda Hidráulica
Figura 1.1. Plantas de Fuerza
Una central eléctrica utiliza una fuerza motora para hacer girar un generador eléctrico
con diversas fuentes de energía.
Se pueden clasificar las centrales eléctricas según la energía aprovechada, donde:
- Central hidroeléctrica: utiliza la energía obtenida en los saltos de agua (energía 
hidráulica). 
- Central termoeléctrica: utiliza la energía obtenida de los combustibles fósiles 
(carbón, fueloil, etc.). 
- Central nuclear: utiliza la energía obtenida mediante reactores nucleares. 
- Centrales de recursos renovables: utiliza energía de recursos renovables (energía 
solar, eólica, mareomotriz y geotérmica). 
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
3
Sin embargo, lo que generalmente entendemos por planta generadora de electricidad, es 
el conjunto de equipos, localizados permanentemente en un lugar elegido, que recibe la 
energía en la forma de una substancia, que se puede tratar en tal forma, que produzca 
energía eléctrica. 
Figura 1.2. Cuarto de Máquinas
1.3. LA ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía eléctrica es la forma de energía más utilizada. Gracias a la flexibilidad en la 
generación y transporte se ha convertido para la industria en la forma más extendida de 
consumo de energía. 
El transporte por líneas de alta tensión es muy ventajoso donde el motor eléctrico tiene 
un rendimiento superior a las máquinas térmicas.
Figura 1.3. Torre para el transporte de Energía Eléctrica
Los inconvenientes de esta forma de energía son la imposibilidad de almacenamiento en 
grandes cantidades y que las líneas de transmisión sean muy costosas.
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
4
Las instalaciones para generación y el transporte de la energía eléctrica utilizan 
generalmente corriente alterna, debido a que es más fácil reducir o elevar el voltaje por 
medio de transformadores. Para el transporte de una cantidad de energía dada, si se 
eleva la tensión disminuye la intensidad de corriente necesaria, esto disminuye las 
pérdidas que son proporcionales al cuadrado de la intensidad. 
Posteriormente, para la distribución se reduce el voltaje en las subestaciones que 
gradúan la tensión según se utilicen en la industria: entre 33 y 380 KV (Kilo Volts); o, 
en instalaciones domiciliarias: entre 220 y 110 V (Volts).
1.3.1. CORRIENTE ELÉCTRICA
La corriente eléctrica es carga en movimiento. Los portadores de carga pueden ser 
físicamente partículas como electrones o protones que pueden o no asignarse a objetos 
mayores, átomos o moléculas.
Figura 1.4. Molécula 
La corriente eléctrica en un hilo es la cantidad de carga que pasa por un punto fijo del 
mismo por unidad de tiempo, se expresa en Coulomb/s (C/s), o amperes (A). Una 
corriente de 1 ampere equivale a cargas electrónicas elementales por 
segundo.
Lo que cuenta es el transporte neto de carga, con la debida consideración al signo. 
Cargas negativas moviéndose hacia el este equivalen a cargaspositivas moviéndose 
hacia el oeste. 
El agua que sale de una manguera puede decirse que transporta una gran cantidad de 
carga, cerca de electrones por gramo de agua. Pero como con los electrones se 
mueve un número igual de protones (cada molécula de agua contiene 10 de cada uno de 
ellos), la corriente eléctrica es nula. 
El flujo de cargas eléctricas puede generarse en un conductor pero no existen en los 
aislantes. Algunos dispositivos eléctricos que usan estas características eléctricas en los 
materiales se denominan dispositivos electrónicos.
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
5
La energía eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el 
movimiento de cargas eléctricas negativas, o electrones, a través de un cable conductor 
metálico como consecuencia de la diferencia de potencial que un generador esté 
aplicando en sus extremos.
Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el 
movimiento de electrones a través del cable conductor. 
Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de la sustancia del cable, que 
suele ser metálica, ya que los metales al disponer de mayor cantidad de electrones libres 
que otras sustancias son los mejores conductores de la electricidad. 
La mayor parte de la energía eléctrica que se consume en la vida diaria proviene de la 
red eléctrica a través de las tomas llamadas “enchufes”, en donde llega la energía 
suministrada por las compañías eléctricas que brindan este servicio para ser empleado 
en forma doméstica o industrial. 
1.4. LEY DE OHM
La Ley de Ohm describe la relación entre la intensidad y la tensión en una corriente 
eléctrica: la diferencia de potencial (V) es directamente proporcional a la intensidad de 
corriente (I) y a la resistencia (R). La cual se describe mediante la fórmula:
Cuyas unidades de medición son: 
Voltaje, Corriente y Resistencia.
La intensidad de corriente (I) en una sección dada de un conductor se define como la 
carga eléctrica (Q) que la atraviesa en una unidad de tiempo. Es decir:
Esta ley fue formulada por Georg Simon Ohm en 1827, en la obra Die galvanische 
Kette, mathematisch bearbeitet (Trabajos matemáticos sobre los circuitos eléctricos), 
basándose en evidencias empíricas. La formulación original, es:
Siendo la densidad de la corriente, • la conductividad eléctrica y el campo eléctrico, 
sin embargo se suele emplear las fórmulas simplificadas anteriores para el análisis de 
los circuitos.
La ley de Ohm nos dice que “La intensidad de la corriente es directamente proporcional 
al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia en todos los circuitos o elementos 
eléctricos".
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
6
La relación es un enunciado de la ley de Ohm. Un conductor cumple con la ley de Ohm 
sólo si su curva V-I es lineal; esto es si R es independiente de V y de I.
La relación sigue siendo la definición general de la resistencia de un conductor, 
independientemente de si éste cumple o no con la ley de Ohm. 
La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente 
proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la 
resistencia del mismo, según expresa la fórmula siguiente:
1.5. LEY DE COULOMB
La primera investigación teórica acerca de las fuerzas eléctricas entre cuerpos cargados 
fue realizada por Charles Augustin de Coulomb en 1784. Él llevó a cabo sus 
investigaciones con una balanza de torsión para medir la variación de la fuerza con 
respecto a la separación y la cantidad de carga. La separación entre dos objetos 
cargados se define como la distancia en línea recta entre sus respectivos centros.
La cantidad de carga se puede considerar como el número de electrones o de protones 
que hay en exceso en un cuerpo determinado.
Coulomb encontró que la fuerza de atracción o de repulsión entre dos objetos cargados 
es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que los separa.
En otras palabras, si la distancia entre dos objetos cargados se reduce a la mitad, la 
fuerza de atracción o de repulsión entre ellos se cuadruplicará.
Figura 1.5. Ilustración de la Ley de Coulomb
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
7
El concepto de cantidad de carga no se comprendía con claridad en la época de 
Coulomb. No se había establecido aún la unidad de carga y no había forma de medirla, 
pero en sus experimentos se demostraba claramente que la fuerza eléctrica entre dos 
objetos cargados es directamente proporcional al producto de la cantidad de carga de 
cada objeto.
Entonces podemos definir la formula general de la ley de Coulomb como:
Donde la constante de proporcionalidad incluye las propiedades del medio que separa 
los cuerpos cargados y tiene las dimensiones que dicta la ley de Coulomb.
En unidades del SI (Sistema Internacional), el sistema práctico para el estudio de la 
electricidad, la unidad de carga se expresa en coulombs, (C). En este caso, la cantidad 
de carga no se define por medio de la ley de Coulomb, sino que se relaciona con el flujo 
de una carga a través de un conductor.
Se puede mencionar que un coulomb, es la carga transferida en un segundo a través de 
cualquier sección transversal de un conductor, mediante una corriente constante de un 
ampere.
En un conductor recorrido por una corriente eléctrica, el cociente entre la diferencia de 
potencial aplicada a los extremos del conductor y la intensidad de la corriente que por él 
circula, es una cantidad constante, que depende del conductor, denominada resistencia. 
Así tenemos que:
1. La presencia de cargas eléctricas se manifiesta por la existencia de fuerzas 
atractivas o repulsivas entre ellas. Estas fuerzas llegan a ser lo suficientemente 
grandes para que sea posible realizar medidas cuantitativas en el laboratorio.
2. Hay dos clases de carga eléctrica. La fuerza entre cargas iguales es repulsiva y 
actúa a lo largo de la línea que las une. Entre cargas desiguales, que se llaman 
positiva y negativa (de modo bastante arbitrario), la fuerza es atractiva y 
también actúa a lo largo de la línea que une las cargas.
3. La fuerza entre un par dado de cargas es inversamente proporcional al cuadrado 
de la distancia entre ellas.
4. La fuerza entre dos cargas es proporcional a la magnitud de una carga 
multiplicada por la magnitud de la otra.
La fuerza entre dos cargas cualesquiera es independiente de la presencia de otras cargas.
1.6. CARGA ELÉCTRICA
La electricidad apareció a sus primeros investigadores como un fenómeno 
extraordinario. Sacar de los cuerpos el fuego sutil, como se llamo en otro tiempo, 
conducir a un cuerpo a un estado muy electrizado, producir un flujo estacionario de 
corriente, requería medios ingeniosos. 
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
8
Exceptuando el espectáculo de un relámpago, las manifestaciones corrientes de la 
naturaleza, desde la congelación del agua al crecimiento de un árbol, no parecían tener 
relación con el curioso comportamiento de los cuerpos electrizados. 
Actualmente sabemos que las fuerzas eléctricas determinan en gran parte las 
propiedades físicas y químicas de la materia en todo dominio desde el átomo a la célula 
viva. 
Por este conocimiento, tenemos que agradecer, tanto a los científicos del siglo XIX, 
Ampere, Faraday, Maxwell, y algunos otros, quienes descubrieron la naturaleza del 
electromagnetismo, como a los físicos y químicos del siglo XX los cuales explicaron la 
estructura atómica de la materia.
El electromagnetismo clásico trata de las cargas y corrientes eléctricas y sus 
interacciones, como si todas las magnitudes que intervienen pudieran medirse 
independientemente con precisión ilimitada.
Sin duda una propiedad fundamental de la carga eléctrica es su existencia en las dos 
variedades que desde hace tiempo se llaman positiva y negativa. 
El hecho observado es que todas las partículas cargadas pueden dividirse en dos clases 
tales que todos los miembros de una clase se repelen entre sí, mientras que atraen a los 
miembros de la otra clase. 
Si dos cuerpospequeños A y B cargados eléctricamente, separados cierta distancia, se 
atraen entre sí, y si A atrae un tercer cuerpo electrizado C, siempre encontraremos que B
repele a C. Esto contrasta con la gravitación: solamente existe una clase de masa 
gravitatoria, y toda masa atrae cualquier cosa.
Figura 1.6. Cargas de igual y distinto signo
Pueden considerarse las dos clases de carga, positiva y negativa como manifestaciones 
opuestas de cierta cualidad, tal como derecha e izquierda que dos clases de <<mano>>. 
En realidad en la física de las partículas elementales, las cuestiones donde interviene el 
signo de la carga a veces están ligadas a cuestiones de <<mano>>, y para otra simetría 
básica, la relación de una secuencia de sucesos, a luego b, luego c, a la secuencia 
inversa temporalmente c, luego b, luego a.
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
9
Lo que ahora nos interesa es la dualidad de la carga eléctrica. Para cada clase de 
partícula en la naturaleza, como hasta ahora conocemos, puede existir una antipartícula, 
una especie de <<imagen especular>> eléctrica.
La antipartícula lleva carga de signo opuesto. Si cualquier cualidad intrínseca de la 
partícula tiene un opuesto, la antipartícula igualmente la tiene, mientras que una 
propiedad que no admite opuesto, tal como la masa, la antipartícula y la partícula son 
exactamente iguales. 
La carga del electrón es negativa; su antipartícula se llama positrón, tiene carga 
positiva, pero su masa es precisamente la misma que la del electrón.
Figura 1.7. El leptón con carga más conocido es el electrón (arriba, derecha), portador 
de la corriente eléctrica y reconocido componente del átomo. Su antipartícula (derecha), 
el positrón (izquierda), posee carga positiva.
La antipartícula del protón se llama simplemente antiprotón; su carga eléctrica es 
negativa. Un electrón y un protón se combinan para formar un átomo de hidrógeno 
ordinario.
Un positrón y un antiprotón podrían combinarse de la misma manera para formar un 
átomo de antihidrógeno. Dando los materiales de construcción positrones, antiprotones 
y antineutrones, puede construirse el conjunto de la antimateria, desde el antihidrógeno 
a las antigalaxias.
El universo en torno nuestro consta abrumadoramente de materia, no de antimateria.
Así que digamos que los portadores abundantes de carga negativa son electrones, y los 
portadores abundantes de carga positiva son protones. 
El protón es aproximadamente, 2,000 veces más pesado que el electrón y muy diferente, 
además, en algunos otros aspectos. 
Así que la materia a nivel atómico incorpora electricidad negativa y positiva de maneras 
completamente diferentes.
La carga positiva está toda en el núcleo atómico, limitada dentro una estructura maciza 
de tamaño no superior a los 10-12 cm, mientras que la carga negativa está dispersa a lo 
largo de una región de dimensiones cerca de 104 veces mayor. Es difícil imaginar que 
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
10
átomos y moléculas -en toda la química- serían iguales si no fuese por esta asimetría 
eléctrica fundamental de la materia.
La carga que llamamos negativa lo mismo también podíamos haberla llamado positiva.
El nombre fue un accidente histórico. No hay nada esencialmente negativo en la carga 
de un electrón. No es como un entero negativo.
Un entero negativo, una vez se ha definido la multiplicación, difiere esencialmente de 
un entero positivo en que su cuadrado es un entero de signo opuesto. Pero el producto 
de dos cargas no es una carga; no hay comparación.
Otras dos propiedades observadas de la carga eléctrica son esenciales en la estructura 
eléctrica de la materia: la carga se conserva y la carga está cuantizada. Estas 
propiedades implican cantidad de carga, y así entraña una medida de la carga. 
La investigación de la energía eléctrica se podrá relacionar ampliamente a la 
investigación a fondo del comportamiento de las cargas eléctricas (o cargas 
electrostáticas) que nos conducirá a la teoría completa del electromagnetismo.
El conocimiento de la existencia de cargas electrostáticas se remonta a la época de la 
antigua Grecia, alrededor de 600 años antes de Cristo. Podemos repetir las experiencias 
de los griegos frotando una barra de ámbar o ebonita con un trozo de piel, y observar 
después como la barra es capaz de atraer trocitos de papel y otros materiales ligeros.
Figura 1.8. Carga Electrostática
No se realizó ningún progreso notable en la interpretación de este fenómeno hasta los 
alrededores de 1600, cuando William Gilbert, médico de la reina Isabel de Inglaterra, 
comenzó un estudio detallado de las distintas clases de sustancias que se comportaban 
como el ámbar. 
Describió tales materiales como eléctricos (del nombre griego del ámbar, electrón) 
Gilbert llamó no-eléctricos a los materiales a los que fue incapaz de encontrar esta 
fuerza atractiva. Ahora llamamos a estas dos clases de sustancias aislantes y 
conductores.
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
11
La siguiente etapa de importancia en el desarrollo de las ideas sobre cargas vino unos 
100 años más tarde. Du Fay demostró que existían dos tipos de electrificación. Frotando 
entre sí aislantes de varias clases, pudo comprobar que en ciertas condiciones se 
repelían unos a otros. Sus resultados podían explicarse postulando la existencia de dos 
clases de cargas. 
Las fuerzas entre cuerpos que tienen cargas de igual clase resultan ser repulsivas, 
mientras que las fuerzas entre cargas desiguales son atractivas. Para los cálculos se 
atribuye a un tipo de carga el signo positivo y el signo negativo al otro, como fue 
sugerido por primera vez por Benjamín Franklin. Es arbitrario (y sin importancia) qué 
signo se elige para un tipo dado de carga, pero, como veremos, el establecer un 
convenio de signos nos permitirá introducir una formulación matemática muy concisa 
para los hechos experimentales.
Las cargas eléctricas y la materia están íntimamente relacionadas. La carga eléctrica es 
una magnitud básica en la estructura del átomo. Alrededor de un núcleo cargado 
positivamente están girando electrones cargados negativamente. 
Una de las fuerzas más importantes en los átomos es la atracción entre las cargas 
opuestas de electrones y núcleo. Si se aplican a los electrones existentes en los átomos 
fuerzas suficientemente grandes, algunos de ellos pueden llegar a ser arrancados a pesar 
de la fuerza atractiva del núcleo. Este es el origen de los electrones que constituyen la 
corriente eléctrica, que tiene un papel tan importante en la electricidad y el magnetismo.
Cuando los átomos se combinan para formar sólidos, ocurre frecuentemente que uno o 
más de los electrones normalmente ligados a cada átomo quedan liberados y pueden 
moverse más o menos libremente por el sólido. Estos son los electrones de conducción 
en los metales. Cuando no tienen lugar esta liberación de electrones, decimos que la 
sustancia es un aislante o dieléctrico. En estas sustancias los electrones no se separan de 
sus átomos, y, por tanto, las fuerzas exteriores no pueden producir corrientes en el 
material.
Algunas de las partículas que forman los átomos, adicionalmente a la propiedad 
fundamental llamada masa, poseen otra propiedad llamada carga eléctrica.
La carga de dichas partículas puede ser de dos tipos: una partícula subatómica puede 
poseer la carga que caracteriza el protón o la típica del electrón; además existen 
partículas que poseen ambos tipos de cargas simultáneamente (neutrón), en este caso 
decimos que la partícula no posee exceso de carga.
Se puede establecer una categoría de sólidos en los que es posible liberar alguna de las 
cargas ligadas y así permitir el paso de corriente en la sustancia, al menos que en tanto 
estos portadores de carga permanezcan libres. Tal tipo de sustancia se denomina 
semiconductor. 
La liberación de las cargas ligadas puede originarse por las vibraciones térmicas en el 
semiconductor, por la luz incidente sobre él o por la aplicación de campos eléctricos 
exteriores.
CAPÍTULO I.LA ENERGÍA.
12
La liberación de electrones de los átomos de la superficie de los sólidos explica la 
electrificación de los cuerpos al frotar entre sí sustancias como el ámbar y la piel de 
gato. 
De las dos sustancias frotadas, aquella de la que los electrones se separan más 
fácilmente tiende a perder electrones y adquiere una carga positiva, y la otra queda 
cargada negativamente al recoger un exceso de electrones.
1.6.1. INDUCCIÓN DE CARGA
Cuando un material cualquiera es colocado en la vecindad de un cuerpo cargado, se 
detecta en él la aparición de una distribución superficial de carga; este fenómeno se 
conoce como inducción de carga.
Figura 1.9 Inducción de Carga
Si el material es un conductor metálico, la presencia de la carga inducida se debe al 
movimiento de electrones libres que son atraídos o rechazados dejando exceso de carga 
positiva al desplazarse y aumentando la negativa donde se acumulan.
Figura 10. Inducción de carga a un cuerpo
En los dieléctricos la aparición de carga inducida se debe a la orientación molecular o 
electrónica.
Es conveniente enfatizar que el fenómeno de inducción de carga no altera el balance de 
cargas positivas y negativas de los cuerpos, ya que si aparece carga de un tipo en la zona 
de un material, la misma cantidad de carga del distinto tipo aparecerá en otra. 
1.6.2. EL CAMPO ELÉCTRICO
Puede definirse el campo eléctrico en un punto dado del espacio como la fuerza por 
unidad de carga que actuaría sobre una carga dada situada en dicho punto.
Puesto que supone la medida de una fuerza, el campo debe ser una magnitud vectorial, 
que designaremos con el símbolo E. 
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
13
Consideremos desde este nuevo punto de vista la fuerza F, que actúa sobre una carga de 
prueba Q situada en un punto dado el espacio, debido a la acción de otras cargas 
existentes en la región.
Consideremos el campo eléctrico en la vecindad de un cuerpo conductor. El campo 
eléctrico en el interior en el interior de un trozo de metal es cero en estado de equilibrio, 
así no fuera, las cargas móviles presentes, que dan cuenta precisamente de sus 
propiedades conductoras, se moverían bajo la acción del campo hasta que quedaran 
redistribuidas de modo que se anulara el campo. 
Por tanto la única situación de equilibrio para los electrones de conducción es aquella 
en la que el campo medio resultante, debido tanto a las cargas exteriores como a las 
cargas distribuidas en el metal sea cero.
Se deduce de esto, que la dirección del campo eléctrico junto a la superficie exterior de 
un cuerpo metálico es siempre normal a dicha superficie. Si no fuera así, existiría una 
componente del campo paralela a la superficie. 
Tal componente del campo haría moverse de nuevo los electrones de conducción hasta 
que dicha componente fuera reducida a cero por la nueva distribución de cargas.
Finalmente podemos establecer que los campos eléctricos no pueden penetrar en los 
conductores (puesto que deben ser cero en su interior). Los conductores constituyen una 
excelente pantalla para los campos eléctricos.
1.7. LÍNEAS DE FUERZA
El concepto de líneas de fuerza resulta de gran utilidad en el estudio de los campos; está 
íntimamente ligado al hecho de que la fuerza entre dos cargas puntuales varía de modo 
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa. En efecto, hay una 
equivalencia completa entre la idea de líneas de fuerza y la ley de Coulomb.
Conocida la definición de líneas de fuerza que vamos a dar, podemos deducir sin 
hipótesis adicionales que se cumple la ley del cuadrado de la distancia. Analógicamente, 
esta ley proporciona la justificación experimental del uso de las líneas de fuerza.
Las líneas de fuerza son líneas que se originan exclusivamente sobre las cargas positivas 
y que terminan solo sobre ellas. Por lo tanto las líneas son continuas, salvo en sus 
fuentes y sumideros, las cargas positivas y negativas, respectivamente. 
El número de líneas que se originan o terminan sobre una carga es proporcional al valor 
de dicha carga. La dirección de estas líneas es en todo punto la dirección del campo 
eléctrico en tal punto, y la densidad de líneas en una región dada es una medida de la 
intensidad del campo en dicha región. 
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
14
Por densidad en líneas entendemos el número de líneas por unidad de superficie que 
atraviesan una pequeña área, normal a la dirección de las líneas, situada en un punto 
dado. Así la densidad de líneas de fuerza a través de un plano “A” en paralelo con un 
plano “B”, la fuerza en el plano “A” es mayor que la densidad en el plano “B”. 
Figura 1.11. Líneas de Fuerza
1.8. ELECTRICIDAD
La electricidad es una de las formas de energía más empleada por el hombre, hasta el 
punto que hoy en día es difícil pensar en nuestra sociedad sin la electricidad. 
Con ella iluminamos nuestras viviendas, hacemos funcionar nuestros electrodomésticos, 
medios de transporte, sistemas de comunicación, máquinas, procesos industriales, etc. 
La electricidad se encuentra presente en nuestra vida cotidiana, desde que suena el 
despertador hasta que apagamos la luz al acostarnos.
El éxito de la electricidad como fuente de energía se encuentra en la facilidad para 
obtenerla, transportarla y transformarla en otros tipos de energía.
La electricidad es un fenómeno originado por el movimiento que experimentan los 
electrones, partículas de masa muy pequeñas que se encuentran en torno al núcleo del 
átomo.
Decimos que los electrones tienen una carga eléctrica negativa (-), mientras que los 
protones, situados en el núcleo del átomo, tienen carga positiva (+). 
Los cuerpos pueden estar cargados positiva o negativamente como consecuencia del 
exceso de protones o electrones.
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
15
Figura 1.12 Cargas eléctricas
En determinados materiales, que denominamos conductores, es posible hacer fluir los 
electrones de un extremo al otro de los mismos, estableciéndose entonces una corriente 
eléctrica.
El camino por el que se desplazan los electrones es lo que denominamos circuito 
eléctrico, que podemos definir también como el conjunto de elementos interconectados 
que permiten el paso de la corriente eléctrica.
La electricidad es un fenómeno físico originado por cargas eléctricas estáticas o en 
movimiento y por su interacción. Cuando una carga se encuentra en reposo produce 
fuerzas sobre otras situadas en su entorno. 
Si la carga se desplaza produce también fuerzas magnéticas. Hay dos tipos de cargas 
eléctricas, llamadas positivas y negativas.
Figura 1.13 Electricidad en su manifestación natural
La electricidad está presente en algunas partículas subatómicas. La partícula 
fundamental más ligera que lleva carga eléctrica es el electrón, que transporta una 
unidad de carga. Los átomos en circunstancias normales contienen electrones, y a 
menudo los que están más alejados del núcleo se desprenden con mucha facilidad. 
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
16
En algunas sustancias, como los metales, proliferan los electrones libres. De esta 
manera un cuerpo queda cargado eléctricamente gracias a la reordenación de los 
electrones.
Un átomo normal tiene cantidades iguales de carga eléctrica positiva y negativa, por lo 
tanto es eléctricamente neutro. La cantidad de carga eléctrica transportada por todos los 
electrones del átomo, que por convención son negativas, está equilibrada por la carga 
positiva localizada en el núcleo. Si un cuerpo contiene un exceso de electrones quedará 
cargado negativamente. 
Por lo contrario, con la ausencia de electrones un cuerpo queda cargado positivamente, 
debido a que hay más cargas eléctricas positivas en el núcleo.
1.9. EL CAMPO MAGNÉTICO
La teoría electromagnética proporciona un encuadre único para los fenómenos de 
electricidad y magnetismo a primera vista ampliamente divergentes. Examinaremos los 
efectos de las cargas en movimiento llamados magnetismo, y más adelante, veremos las 
ideas unificadoras de la teoría electromagnética.
Figura 1.14Campo magnético
Históricamente el magnetismo comenzó con el estudio de las interacciones entre 
sustancias ferromagnéticas: sustancias como el hierro que en condiciones apropiadas 
presentan enérgicas fuerzas de atracción y repulsión, que semejan, aunque son muy 
diferentes, a las fuerzas electrostáticas. 
Un primer ejemplo del conocimiento del magnetismo fue el empleo de un imán 
permanente en el campo magnético terrestre como brújula para navegación.
En 1819, Oersted descubrió por primera vez la conexión entre electricidad y 
magnetismo, al observar el par que sobre una aguja imantada produce una corriente 
eléctrica próxima. 
CAPÍTULO I. LA ENERGÍA.
17
1.9.1. FUERZA MAGNÉTICA ENTRE DOS ELEMENTOS DE CORRIENTE
Introduciremos el estudio del magnetismo considerando la fuerza entre dos hilos 
paralelos situados en el vacío, y que llevan corrientes i1 e i2 respectivamente. Como 
estudió Ampere por primera vez, el hecho experimental es que los dos hilos se atraen 
mutuamente. Si invertimos una de las corrientes la fuerza se convierte en repulsiva. 
Las fuerzas cambian si se modifica la intensidad de las corrientes, la forma o la posición 
relativa de los conductores.
Al discutir este problema se presenta una dificultad. Todo elemento de corriente debe 
necesariamente formar parte de un circuito cerrado completo.
Por tanto una formulación realista debe contener solo las fuerzas entre dos circuitos 
completos. Sin embargo, podemos considerar el caso simplificado siempre que 
tengamos en cuenta que las comparaciones con los resultados experimentales exigen el 
cálculo de fuerzas sobre circuitos completos.
No hay posibilidad de confundir esta fuerza entre corrientes con las fuerzas 
electrostáticas. 
En primer lugar, no hay carga neta sobre los conductores. La densidad de carga de los 
electrones de conducción compensa exactamente la carga positiva de los iones de la red. 
Segundo la carga cambia de signo cuando se invierte el sentido de cualquiera de las 
corrientes. La fuerza magnética está, pues, asociada con las cargas en movimiento. 
LAS SUBESTACIONES ELECTRICAS EN BAJA TENSION Y SU MANTENIMIENTO
CAPÍTULO 2.
LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
18
2.1 GENERALIDADES
La red de transporte de energía eléctrica es la parte del sistema de suministro eléctrico
constituida por los elementos necesarios para llevar hasta los puntos de consumo doméstico 
e industrial, y a través de grandes distancias, la energía eléctrica generada en las centrales 
eléctricas.
Figura 2.1. Central Eléctrica
Para ello, los volúmenes de energía eléctrica producidos deben ser transformados, 
elevándose su nivel de tensión. Esto se hace considerando que para un determinado nivel de 
potencia a transmitir, al elevar el voltaje se reduce la corriente que circulará, reduciéndose 
las pérdidas por efecto Joule. Con este fin se emplean subestaciones elevadoras en que 
dicha transformación se efectúa empleando equipos eléctricos denominados 
transformadores.
Figura 2.2. Transformador
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
19
De esta manera, una red de transmisión emplea usualmente voltajes del orden de 220 KV 
(kilo-Volts) y superiores, denominados alta tensión, de 440 KV. 
Parte fundamental de la red de transporte de energía eléctrica son las líneas de transporte o 
de transmisión.
Figura 2.3. Redes de Transmisión
Una línea de transporte de energía eléctrica o línea de alta tensión es básicamente el medio 
físico mediante el cual se realiza la transmisión de la energía eléctrica a grandes distancias. 
Está constituida tanto por el elemento conductor, usualmente cables de cobre o aluminio, 
como por sus elementos de soporte, (las torres de alta tensión). 
Figura 2.3. Líneas de Transmisión a Largas Distancias
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
20
Generalmente, se dice que los conductores "tienen vida propia" esto se debe a que las 
tracciones causadas por la combinación de agentes como el viento, la temperatura del 
conductor, la temperatura del viento; es por esta razón, que existe una gran variedad de 
torres de transmisión como son conocidas, entre ellas las más importantes y más usadas son 
las torres de amarre. 
La cual debe ser mucho más fuerte para soportar las grandes tracciones generadas por los 
elementos antes mencionados, usadas generalmente cuando es necesario dar un cambio de 
trayectoria (giro con un ángulo determinado) para cruzar carreteras, evitar obstáculos, así 
como también cuando es necesario elevar la línea para subir un cerro o pasar por 
debajo/encima de una línea existente.
Figura 2.4. Torre de Amarre
Existen también las llamadas torres de suspensión, las cuales no deben soportar peso alguno 
más que el del propio conductor, como su nombre lo indica este tipo de torres son usadas 
para llevar al conductor de un sitio a otro, tomando en cuenta que sea una línea recta, que 
no se encuentren cruces de líneas u obstáculos.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
21
Figura 2.5. Torre de Suspensión
El voltaje y la capacidad de la línea de transmisión afectan el tamaño de estas estructuras 
principales. Por ejemplo, la estructura de la torre varía directamente según el voltaje 
requerido y la capacidad de la línea. Las torres pueden ser postes simples de madera para 
las líneas de transmisión pequeñas hasta 46 kilo-Voltios (KV). Se emplean estructuras de 
postes de madera en forma de H, para las líneas de 69 a 231 KV. Se utilizan estructuras de 
acero independientes, de circuito simple, para las líneas de 161 KV o más. Es posible tener 
líneas de transmisión de hasta 1,000 KV.
Figura 2.6. Torre Simple
Al estar estas torres formadas por estructuras hechas de perfiles de acero, como medio de 
sustentación del conductor se emplean aisladores de disco y herrajes para soportarlos.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
22
Actualmente la energía eléctrica constituye la variante energética ideal para la distribución 
y el transporte de energía desde sus sistemas de producción a los de consumo.
El objetivo fundamental de un sistema eléctrico de potencia es el de suministrar energía 
eléctrica a diferentes consumidores y ello hace que este sistema este constituido por los 
siguientes elementos:
(1) Máquinas Sincrónicas.
(2) Líneas de Transmisión.
(3) Transformadores y autotransformadores.
(4) Receptores.
En este tema nos centraremos en el estudio de las líneas de transmisión, pero se dará una 
breve explicación de los demás puntos, por la importancia que estos tienen desde la 
generación, hasta la distribución de la energía eléctrica.
2.1.1. MÁQUINAS SINCRÓNICAS
Son fundamentalmente los generadores de corriente alterna, denominados también, 
alternadores, que desde el punto de vista constructivo se puede clasificar en:
(1) Polos salientes: (velocidad reducida).
(2) Polos encastrados o turboalternadores: (velocidad elevada).
Donde los: 
Polos salientes, son núcleos de hierro unidos sólidamente a la culata rodeados por bobinas 
que al ser recorridas por una corriente eléctrica, originan un flujo que magnetiza la masa de 
hierro, creando en sus extremos los polos correspondientes. 
En estas máquinas se completa el circuito magnético con otra parte metálica llamada 
armadura que está provista de ranuras en las que va alojada el segundo circuito eléctrico.
Y los Polos encastrados o turboalternadores, se presenta un conjunto de un alternador 
eléctrico y de la turbina que lo mueve.
También forman parte de las máquinas sincrónicas, los motores sincrónicos y 
compensadores, aunque en la actualidad los compensadores sincrónicos están en desuso.
La aplicación de dichas máquinas es para la regulación de la tensión del sistema eléctrico 
de potencia y del factor de potencia, con el fin de cuidar la calidad en el suministro de 
tensión y por tanto mantener el sistema estable.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
23
Figura 2.7. Motor Sincrónico
También en un sistema eléctrico de potencia puede aparecer la máquina sincrónica 
funcionando como motor,(es el mismo alternador funcionando de forma reversible), que 
en los momentos de bajo consumo, por ejemplo, por la noche actúan como motores 
haciendo girar el rodete de la turbina, que pasa en estas condiciones a funcionar como 
bomba elevando el agua a su lugar de origen o a un deposito superior y a la vez 
consumiendo el sobrante de energía. 
Figura 2.8. Máquinas Síncronas 
Este funcionamiento es el propio de las centrales de bombeo y de este modo se consigue un 
doble objetivo: contribuir a la estabilización del sistema y almacenar energía eléctrica.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
24
2.1.2. LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
La no coincidencia de los centros de producción y consumo, hace necesario el transporte de 
la energía generada y constituyen el medio físico con el que se realiza el transporte de 
energía, existen dos posibles variantes.
(1) Líneas Aéreas.
(2) Líneas Subterráneas.
Donde las:
Líneas Aéreas, se llama línea aérea la instalación cuya finalidad es la transmisión aérea de 
energía eléctrica, esto se realiza con elementos de conducción y elementos de soporte.
Figura 2.9. Líneas Aéreas 
Y las Líneas Subterráneas, en ninguna parte de la distribución de la energía eléctrica los 
problemas de instalación, conexión y de protección de los conductores y de equipo son tan 
complejos como en los sistemas subterráneos.
Es por esta razón que hay diseños especiales para los dispositivos usados en sistemas de 
distribución subterránea. 
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
25
 
Figura 2.10. Líneas Subterráneas
2.1.3. TRANSFORMADORES Y AUTOTRANSFORMADORES
Para posibilitar el transporte de grandes potencias a grandes distancias, es necesario elevar 
la tensión, de aquí la necesidad de conectar transformadores o autotransformadores en 
principio y final de la línea de transporte de energía eléctrica.
Figura 2.11. Central de Distribución
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
26
Se denomina transformador, a una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir el 
voltaje o tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia.
Figura 2.12. Transformador
El autotransformador puede ser considerado simultáneamente como un caso particular del 
transformador o del bobinado con núcleo de hierro. Tiene un solo bobinado arrollado sobre 
el núcleo, pero dispone de cuatro bornes, dos para cada circuito, y por ello presenta puntos 
en común con el transformador.
Figura 2.13 Autotransformador
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
27
2.1.4. RECEPTORES
Son las propias instalaciones que utilizarán la energía eléctrica. Las líneas de transmisión 
aparecen agrupadas formando lo que se denomina “Redes eléctricas” las cuales se pueden 
clasificar, según dos aspectos:
(1) Atendiendo a la tensión de la red.
(2) Atendiendo a la estructura de la red.
 
El desarrollo de los sistemas eléctricos de potencia ha tenido gran auge en la actualidad 
debido a que representan un elemento de primordial importancia en el desarrollo de los 
países, se han hecho esfuerzos técnicos considerables para la creación de centros de 
generación hidroeléctrica, termoeléctrica, o de energía nuclear, así como en el diseño y 
construcción, de líneas de transmisión.
2.2. TIPOS DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Las líneas de transmisión se clasifican generalmente como balanceadas o desbalanceadas. 
Con líneas balanceadas de dos cables, ambos conductores llevan una corriente, donde un 
conductor es de ida y el otro de regreso.
Este tipo de transmisión se llama transmisión de corriente y el otro es el de regreso. Este 
tipo de transmisión se llama transmisión de corriente diferencial o balanceada.
La corriente que se propaga a lo largo del cable se mide como la diferencia de potencial 
entre los dos cables. Las corrientes que fluyen en direcciones opuestas por un par de cable 
balanceados se les llaman corriente de circuito metálico.
Las corrientes eléctricas que fluyen en las mismas direcciones se les llaman corrientes 
longitudinales. 
Un par de cables balanceados tiene la ventaja que la mayoría de la interferencia por ruido 
(voltaje de modo común) se induce igualmente en ambos cables, produciendo corrientes 
longitudinales que se cancelan en las carga.
Cualquier par de cable puede operar en el modo balanceado siempre y cuando ninguno de 
los dos cables esté con el potencial a tierra. Esto incluye al cable coaxial que tiene dos 
conductores centrales y una cubierta metálica.
La cubierta metálica generalmente se conecta a tierra para evitar interferencia estática al 
penetrar a los conductores centrales. Con una línea de transmisión desbalanceada, un cable 
se encuentra en el potencial de tierra, mientras que el otro cable se encuentra en el potencial 
de la señal.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
28
Este tipo de transmisión se le llama transmisión de corriente desbalanceada o de 
terminación sencilla. Con la transmisión de una corriente desbalanceada, el cable de la 
tierra también puede ser la referencia a otros cables que llevan corrientes eléctricas.
2.3. LONGITUD ELÉCTRICA DE UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN
La longitud de una línea de transmisión relativa a la longitud de onda que se propaga hacia 
abajo es una consideración importante, cuando se analiza el comportamiento de una línea 
de transmisión.
A frecuencias bajas (longitudes de onda grandes), el voltaje a lo largo de la línea permanece 
relativamente constante. Sin embargo, para frecuencias altas, varias longitudes de onda de 
la señal pueden estar presentes en la línea al mismo tiempo.
Por lo tanto, el voltaje a lo largo de la línea puede variar de manera apreciable. En 
consecuencia, la longitud de una línea de transmisión frecuentemente se da en longitudes de 
onda, en lugar de dimensiones lineales. Los fenómenos de las líneas de transmisión se 
aplican a las líneas largas. Generalmente, una línea de transmisión se define como larga si 
su longitud excede una dieciseisava parte de una longitud de onda; de no ser así, se 
considera corta. Una longitud determinada, de línea de transmisión, puede aparecer corta en 
una frecuencia y larga en otra frecuencia.
2.4. PÉRDIDAS EN LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Las líneas de trasmisión frecuentemente se consideran totalmente sin pérdidas. Sin embargo 
en realidad, hay varias formas en que la potencia se pierde en la línea de transmisión, las 
cuales son;
(1) Pérdida del conductor,
(2) Pérdida por radiación por el calentamiento del dieléctrico,
(3) Pérdida por acoplamiento y
(4) Descarga luminosa (efecto corona).
2.4.1. PÉRDIDA DEL CONDUCTOR
La energía se va perdiendo desde la central eléctrica hasta cada hogar de la ciudad debido a 
que la corriente fluye, a través de una línea de transmisión, y la línea de transmisión tiene 
una resistencia finita, hay una pérdida de potencia inherente e inevitable. 
Esto a veces se llama perdida del conductor o perdida por calentamiento del conductor y es, 
simplemente, una perdida por calentamiento. 
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
29
Debido a que la resistencia se distribuye a lo largo de la línea de transmisión, la perdida por 
calentamiento del conductor es directamente proporcional al cuadrado de longitud de la 
línea. 
Además, porque la disipación de potencia es directamente proporcional al cuadrado de la 
corriente, la pérdida del conductor es inversamente proporcional a la impedancia 
característica. 
Para reducir las pérdidas del conductor, simplemente debe acortarse la línea de transmisión, 
o utilizar un cable de diámetro más grande (deberá mantenerse en mente que cambiar el 
diámetro del cable, también cambia la impedancia característica y, en consecuencia, la 
corriente).
2.4.2. PÉRDIDA POR RADIACIÓN POR EL CALENTAMIENTO DEL 
DIELÉCTRICO
Si la separación, entre los conductores en una línea de transmisión, es una fracción 
apreciable de una longitud de onda, los campos electroestáticos y electromagnéticos que 
rodean al conductor hacen que la línea actúe como antena y transfiera energía a cualquier 
material conductorcercano.
Una diferencia de potencial, entre dos conductores de una línea de transmisión causa la 
pérdida por calentamiento del dieléctrico. 
El calor es una forma de energía y tiene que tomarse de la energía que se propaga a lo largo 
de la línea. Para líneas dieléctricas de aire, la pérdida de calor es despreciable. 
Sin embargo, para líneas sólidas, se incrementa la pérdida por calentamiento del dieléctrico 
con la frecuencia. 
2.4.3. PÉRDIDAS POR ACOPLAMIENTO
Estas se producen por efecto de la construcción del cable (dieléctrico, ranuras, frecuencia) 
lo que se denomina atenuación longitudinal. 
Asimismo, las pérdidas son ocasionadas por las energías puestas en juego en el 
acoplamiento con dispositivos externos, lo que se denomina "Pérdidas por Acoplamiento", 
que también dependen del medio, la distancia y la forma del cable.
La pérdida por acoplamiento ocurre cada vez que una conexión se hace de o hacia una línea 
de transmisión o cuando se conectan dos partes separadas de una línea de transmisión. 
Las conexiones mecánicas son discontinuas (lugares donde se encuentran materiales 
diferentes). Las discontinuidades tienden a calentarse, a radiar energía, y a disipar potencia.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
30
2.4.4. DESCARGA LUMINOSA (EFECTO CORONA)
El efecto corona se presenta cuando el potencial de un conductor en el aire se eleva hasta 
valores tales que sobrepasan la rigidez dieléctrica del aire que rodea al conductor. 
El efecto corona se manifiesta por luminiscencias o penachos azulados que aparecen 
alrededor del conductor, más o menos concentrados en las irregularidades de su superficie.
La descarga va acompañada de un sonido silbante y de olor de ozono. Si hay humedad 
apreciable, se produce ácido nitroso. La corona se debe a la ionización del aire. 
Los iones son repelidos y atraídos por el conductor a grandes velocidades, produciéndose 
nuevos iones por colisión. El aire ionizado resulta conductor (si bien de alta resistencia) y 
aumenta el diámetro eficaz del conductor metálico.
En las líneas de transmisión, el efecto corona origina pérdidas de energía y, si alcanza cierta 
importancia, produce corrosiones en los conductores a causa del ácido formado. 
El efecto corona es función de dos elementos: el gradiente potencial en la superficie del 
conductor y la rigidez dieléctrica del aire en la superficie, valor que a su vez depende de la 
presión atmosférica y la temperatura.
2.5. PARÁMETROS DE LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Una línea de transmisión aérea consiste esencialmente de un grupo de conductores 
dispuestos paralelamente y montados sobre soportes que proporcionan el aislamiento 
requerido entre conductores y conductores de tierra.
Figura 2.14 Torres de Transmisión
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
31
Dependiendo del material de que están hechos y sus dimensiones los conductores tienen 
una resistencia definida, por otra parte el campo magnético producido por la corriente 
alterna en un conductor se eslabona con los otros y habrá una inductancia asociada con 
cada conductor. 
Además existe una capacitancia entre cada par de conductores y entre cada conductor y 
tierra y por otra parte, dado que el aislamiento no es perfecto y consecuentemente puede 
haber una corriente de dispersión a tierra, se presenta un efecto que puede ser representado 
como una resistencia de eslabonamiento que se conecta entre el conductor y tierra.
Figura 2.15. Torre puesta a Tierra
2.6. MATERIALES CONDUCTORES USADOS EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
Los materiales más comunes usados en líneas de transmisión son: el cobre duro y el 
aluminio. 
El aluminio por su conductividad y bajo peso es empleado en líneas con claros grandes, en 
claros (distancia inter-postal) pequeños se pueden emplear cobre o aluminio, pero por lo 
general en líneas de transmisión que operan con altas tensiones en donde los claros grandes 
son comunes se emplean conductores de aluminio con “alma” de acero para dar una 
mayor resistencia mecánica.
Dado que los materiales cobre y aluminio se pueden emplear como conductores eléctricos 
es conveniente referirse al área de un conductor de aluminio en términos del área de un 
conductor de cobre que tiene la misma resistencia eléctrica, a esto se le conoce como el 
área equivalente de cobre.
Normalmente se emplean conductores formados por varios hilos en forma trenzada, en 
lugar de conductores sólidos, en el caso de los conductores de aluminio y acero, el hilo o 
hilos centrales son de acero y se conocen como el alma del conductor.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
32
Figura 2.16. Material Conductor
La principal razón para preferir el uso de conductores trenzados (formados por varios 
conductores de menor sección) en lugar de conductores sólidos, es prevenir problemas de 
vibraciones que se tienen con los conductores sólidos y que podrían romper los soportes, 
por otra parte los conductores trenzados son más fáciles de manipular que los sólidos para 
una sección transversal dada especialmente en grandes longitudes.
Figura 2.17. Conductor de Cobre
2.7. SELECCIÓN DE CONDUCTORES
Para seleccionar el conductor más adecuado a utilizar en una línea de transmisión se debe 
previamente realizar el estudio técnico económico comparativo correspondiente.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
33
Para seleccionar el tipo de conductor en cuanto a material se refiere se deben investigar las 
características de corrosión galvánica y/o atmosférica en la zona en que se localizará la 
línea, a fin de utilizar el material más adecuado.
En general se recomienda utilizar los siguientes tipos de cables conductores:
a) Cable de aluminio con núcleo de acero (ACSR)
b) Cable de aluminio con núcleo de alumonelo (ACSR/AW)
c) Cable de coopperweld y cobre (CW-CU)
Dependiendo de la zona de corrosión se recomienda lo siguiente en cuanto al tipo de cable.
 Zona de Corrosión Tipo de Cable
 Fuerte (F) CW-CU
 Media (M) ACSR/AW
 Ligera (L) ACSR
La corrosión se califica en base a los efectos producidos por el clima, combinado con los 
siguientes medios ambientales: marino, industrial y rural.
Es conveniente también considerar las ventajas y desventajas de los conductores de: 
aluminio; aluminio con alma de acero y cobre; con el objeto de marcar un criterio para su 
selección. Esto porque:
(1) El empleo de cables de aluminio con alma de acero (ACSR) en líneas aéreas de 
transmisión permiten distancias inter-postales mucho mayores que con el empleo de 
conductores de cobre, lo que trae un ahorro considerable en estructuras, aisladores y 
herrajes.
(2) Los cables de aluminio con alma de acero no deben emplearse en zonas de 
contaminación fuerte o con atmósfera salubre (lugares próximos al mar), ya que los 
efectos de corrosión electroquímica entre los hilos de acero y de aluminio los 
destruyen rápidamente.
(3) En redes de distribución el empleo de alambres y cables de aluminio por lo general 
no reportan ventajas sobre el uso de conductores de cobre, ya que este último tiene 
un precio de recuperación (como chatarra) superior al del aluminio.
(4) Los alambres y cables de cobre se recomienda usarlos en líneas de transmisión, sub-
transmisión, distribución y distribución de energía eléctrica en zonas con atmósfera 
salubre (lugares próximos al mar) o bien en donde se tiene una corrosión fuerte.
2.8. SOBRETENSIONES EN LÍNEAS DE TRANSMISIÓN ELÉCTRICAS
En toda industria moderna, donde la maquinaria trabaja mediante energía eléctrica, los 
sistemas de transmisión y distribución eléctrica que alimentan al conjunto se encuentran 
sujetos a tensiones mucho mayores que la normal de servicio.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
34
Por eso las líneas y los aparatos del sistema tienen que estar construidos de manera que 
puedan soportar éstas sin perjuicio del funcionamiento normal, y es importante que el 
operario de la maquinaria y el personal de mantenimiento tengan conocimientos de los 
conceptos sobre el tema.
Las sobretensiones pueden producir descargas que,además de destruir o averiar seriamente 
el material, también pueden ser la causa de nuevas sobretensiones. Muchas veces, los 
peligros de las sobretensiones no se deben solamente a su magnitud, sino también a la 
forma de onda. 
Si se realizan correctamente la instalación y las líneas de conexión están en buenas 
condiciones es poco probable que se produzcan sobretensiones. 
Si, a pesar de todas las precauciones, en una instalación se producen sobretensiones debe 
procurarse que descarguen a tierra lo más rápidamente posible, por medio de los 
correspondientes dispositivos de protección denominados, en general, descargadores de 
sobretensión. 
Figura 2.18. Sobretensiones por Descargas Eléctricas
Estas protecciones deben regularse a un factor de sobretensión que sea menor que el grado 
de seguridad de la instalación pero que, por otra parte, no se aproxime demasiado al valor 
de la tensión de servicio ya que de lo contrario entraría muchas veces en funcionamiento 
haciendo inestables las condiciones de la instalación. 
Las sobretensiones se producen tanto en instalaciones de baja como de alta tensión aunque, 
generalmente, en las primeras tienen menos importancia que en las últimas, debido a que en 
las instalaciones de alta tensión las propias condiciones de funcionamiento y de aislamiento 
favorecen la aparición de sobretensiones. 
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
35
Las tensiones anormales o sobretensiones pueden clasificarse, según su origen, en dos 
grupos: las sobretensiones internas y las atmosféricas.
2.8.1. LAS SOBRETENSIONES INTERNAS
Se forman como consecuencia de las oscilaciones entre las energías de los campos 
magnético y eléctrico producidas por un arco intermitente, es decir arcos que se apagan al 
pasar la corriente alterna por cero, pero se vuelven a encender cuando la sinusoide de la 
tensión toma mayores valores. 
Son las producidas al variar las propias condiciones de servicio de la instalación. Estos no 
se producen solamente por arqueo de aisladores sino también en los interruptores cuando 
desconectan altas intensidades.
Figura 2.19. Reacción de Sobretensión
A este grupo pertenecen las oscilaciones de intensidad de corriente, las variaciones de 
carga, las descargas a tierra, etc. En todos estos procesos, la energía acumulada en los 
elementos inductivos y capacitivos de los circuitos que comprenden una instalación, pueden 
llegar a descargar de tal modo que originen perjudiciales aumentos de la tensión. 
Esta clase de sobretensiones pueden preverse en gran parte y, por lo tanto, evitarse. Las 
sobretensiones de origen interno pueden, a su vez, clasificarse en dos categorías:
(1) sobretensiones de maniobra
(2) sobretensiones de servicio 
2.8.1.1. SOBRETENSIONES DE MANIOBRA
Que designan los fenómenos transitorios que acompañan a los bruscos cambios de estado 
de una red, por ejemplo maniobras de disyuntores, descargas a tierra.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
36
Figura 2.20. Sobretensión por Maniobra
2.8.1.2. SOBRETENSIONES DE SERVICIO
Que comprende los estados estacionarios que pueden resultar durante la puesta en servicio 
o fuera de servicio de una carga, sobre todo, cuando la red comprende líneas de gran 
longitud; también se incluyen en este grupo las sobretensiones permanentes provocadas por 
los defectos a tierra.
Figura 2.21. Componente contra Sobretensiones
El carácter de las sobretensiones producidas por tales oscilaciones, llamadas sobretensiones 
internas, es completamente distinta al de la elevación de la tensión debida a la 
autoexcitación de máquinas sincrónicas o al efecto Ferranti, pues en estos dos casos se trata 
de la elevación de la tensión de 50 Hz ó 60 Hz, (según el país), mientras que las 
sobretensiones internas están caracterizadas por ondas de otra frecuencia que se superponen 
a la frecuencia básica.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
37
El transitorio es, casi siempre, una oscilación amortiguada de frecuencia media y de escasa 
duración. Por el contrario, la forma de onda de las sobretensiones producidas por 
fenómenos estacionarios tienen una amplitud constante o casi constante; estas 
sobretensiones se desplazan por las líneas y aparatos en forma de ondas de choque, 
llamadas también ondas errantes. 
Figura 2.22. Ondas Errantes
2.9. CARACTERÍSTICAS DE LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN 
Las características de una línea de transmisión se determinan por sus propiedades 
eléctricas, como la conductancia de los cables y la constante dieléctrica del aislante, y sus 
propiedades físicas, como el diámetro del cable y los espacios del conductor.
Estas propiedades, a su vez, determinan las constantes eléctricas primarias: 
(1) Resistencia de CD en serie (R),
(2) Inductancia en serie,
(3) Capacitancia de derivación y,
(4) Conductancia de derivación.
2.9.1. RESISTENCIA DE CD EN SERIE (R)
Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición que encuentra la 
corriente eléctrica para circular a través de dicha sustancia. Su valor viene dado en ohmios, 
se designa con la letra griega omega mayúscula (•), y se mide con el Óhmetro.
2.9.2. INDUCTANCIA EN SERIE (L)
Una variación en la corriente que pasa a través de una bobina produce una variación en el 
flujo magnético de la bobina; esta variación de flujo, a su vez induce una fem de 
autoinducción en la bobina.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
38
La fem de autoinducción es proporcional a la velocidad con que varía la corriente, o donde 
di/dt es la relación instantánea de variación (derivada) de la corriente con respecto al 
tiempo, y la proporcionalidad constante, L, se denomina coeficiente de autoinducción o 
simplemente inductancia.
2.9.3. CAPACITANCIA DE DERIVACIÓN (C)
Se define como la razón entre la magnitud de la carga de cualquiera de los conductores y la 
magnitud de la diferencia de potencial entre ellos.
La capacitancia de derivación siempre es una cantidad positiva y puesto que la diferencia 
de potencial aumenta a medida que la carga almacenada se incrementa, la proporción Q / V 
es constante para un capacitor dado. 
En consecuencia la capacitancia de un dispositivo es una medida de su capacidad para 
almacenar carga y energía potencial eléctrica.
2.9.4. CONDUTANCIA DE DERIVACIÓN (G)
Si representamos la conductancia de derivación eléctrica con la letra “G” sabiendo que es 
lo opuesto a la resistencia y que podemos representarla matemáticamente como (1/R), es 
posible hallar su valor invirtiendo los valores de la tensión y la intensidad, tal y como se 
muestra a continuación.
Por tanto, sustituyendo “G” el resultado de la operación, tendremos:
La resistencia y la inductancia, ocurre a lo largo de la línea, mientras que entre los dos 
conductores ocurren la capacitancia y la conductancia. 
Las constantes primarias se distribuyen de manera uniforme a lo largo de la línea, por lo 
tanto, se les llama comúnmente parámetros distribuidos. 
Los parámetros distribuidos se agrupan por una longitud unitaria dada, para formar un 
modelo eléctrico artificial de la línea.
Las características de una línea de transmisión se llaman constantes secundarias y se 
determinan con las cuatro constantes primarias.
Las constantes secundarias son impedancia característica y constante de propagación.
CAPÍTULO 2 LAS LÍNEAS DE TRANSMISIÓN
39
2.10. IMPEDANCIA CARACTERÍSTICA
Para una máxima transferencia de potencia, desde la fuente a la carga donde (no hay 
energía reflejada), una línea de transmisión debe terminarse en una carga puramente 
resistiva igual a la impedancia característica de la línea.
La impedancia característica (Zo), de una línea de transmisión es una cantidad compleja 
que se expresa en Ohms, que idealmente es independiente de la longitud de la línea, y que 
no puede medirse.
La impedancia característica (resistencia a descarga) se define como la impedancia que se 
ve desde una línea infinitamente larga o la impedancia que se ve desde el largo finito de 
una línea que se determina en una carga totalmente resistiva iguala la impedancia 
característica de la línea. Una línea de transmisión almacena energía en su inductancia y 
capacitancia distribuida.
LAS SUBESTACIONES ELECTRICAS EN BAJA TENSIÓN Y SU MANTENIMIENTO
CAPÍTULO 3.
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
CAPÍTULO 3. SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
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3.1 GENERALIDADES.
Una subestación eléctrica es un conjunto de equipos, aparatos y circuitos que tienen la 
función de modificar los parámetros de la potencia eléctrica (tensión y corriente) y de 
permitir el suministro de la misma al sistema y líneas de transmisión existentes. 
Existen varias clasificaciones para las subestaciones eléctricas, pero de acuerdo a la función 
que van a desempeñar se pueden clasificar como:
Figura 3.1. Subestación Eléctrica
3.1.1. SUBESTACIONES ELÉCTRICAS ELEVADORAS EN LAS CENTRALES 
ELÉCTRICAS.
Estas subestaciones se encuentran adyacentes a las centrales generadoras y permiten 
modificar los parámetros de la potencia suministrada por los generadores, para permitir la 
transmisión de la energía eléctrica a través de las líneas de transmisión a tensiones más 
elevadas que las de generación que como se indico esta dentro del rango de 6 a 20 KV, en 
tanto que la transmisión se puede hacer a 69, 115, 230 ó 400 KV y la distribución a media 
tensión a 6.6, 13.8, 23 y 34.5 KV.
Figura 3.1.1. Subestación Elevadora
CAPÍTULO 3. SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
41
3.1.2. SUBESTACIONES RECEPTORAS (REDUCTORAS) PRIMARIAS.
Estas subestaciones se alimentan directamente de las líneas de transmisión y reducen la 
tensión a valores menores según sea el nivel de la transmisión, ya sea para ser usadas en 
subtransmisión o en distribución según sea el caso, niveles comunes de tensión de salida de 
estas subestaciones es 69, 85 y 115KV.
Figura 3.1.2. Subestación Receptora
3.1.3. SUBESTACIONES RECEPTORAS (REDUCTORAS) SECUNDARIAS.
Estas subestaciones se encuentran alimentadas normalmente por, los niveles de tensión 
intermedios (69 KV, 115 KV y en algunos casos 85 KV) para alimentar a las llamadas 
redes de distribución de 6.6, 13.8, 23 y 34.5 KV. 
Según esta clasificación el tipo de subestación que se usa en las centrales eléctricas es el 
denominado elevadoras y en estas interviene directamente el arreglo de barras de la 
subestación como parte integrante de la decisión global para la central con relación a su 
ubicación dentro del sistema.
Figura 3.1.3. Subestación Reductora
CAPÍTULO 3. SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
42
3.1.4. SUBESTACIONES A LA INTEMPERIE
Que son aquellas construidas para operar a la intemperie y que requieren del uso de 
máquinas y aparatos adaptados para el funcionamiento en condiciones atmosféricas 
adversas (lluvia, nieve, viento, contaminación ambiental) generalmente se usan para 
sistemas de alta tensión, y en una forma muy elemental en las redes de distribución aéreas.
Figura 3.1.4. Subestación a la Intemperie
3.1.5. SUBESTACIONES TIPO INTERIOR
Las subestaciones que son instaladas en el interior de edificios, no se encuentran por lo 
tanto sujetas a las condiciones de la intemperie, esta solución en la actualidad solo se 
encuentra aplicación en ciertos tipos de subestaciones que ocupan poco espacio y que se 
conocen como subestaciones unitarias, que operan con potencias relativamente bajas y se 
emplean en el interior de industrias o comercios.
Figura 3.1.5. Subestación Tipo Interior
CAPÍTULO 3. SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
43
3.1.6. SUBESTACIONES BLINDADAS
En este tipo de subestaciones los aparatos y las máquinas se encuentran completamente 
blindados y el espacio que ocupan, a igualdad de potencia y tensiones, es muy reducido en 
comparación con los otros tipos de subestaciones. Por lo general se usan en áreas de densa 
población en donde se tienen problemas de espacio o bien áreas de alta contaminación y 
atmósfera corrosiva, normalmente están aisladas con un gas que está a la presión 
atmosférica conocido como hexafluoruro de azufre.
Figura 3.1.6. Subestación Blindada
La realización de las subestaciones eléctricas está condicionada en cierto modo a las 
exigencias de su operación, a la acción de su realización, pero también en cierto modo al 
desarrollo que pueda tener a futuro la red a la que se encuentra conectada, en función del 
continuo aumento en la demanda de la energía eléctrica. 
Tomando en cuenta estos factores, es común que en el proyecto de las subestaciones 
eléctricas se hagan las previsiones necesarias para ampliaciones futuras, de manera tal que 
un proyecto y construcción para una subestación eléctrica se puede hacer por etapas. Según 
sea la función de la subestación se deben escoger los arreglos que resulten más ventajosos 
en cada caso.
Figura 3.1.7. Subestación Blindada
CAPÍTULO 3. SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
44
3.2. INSTALACIONES ELÉTRICAS PRINCIPALES EN UNA CENTRAL
Las instalaciones eléctricas primarias o principales de las centrales eléctricas tienen como 
función principal el suministro de la energía producida a la red, para lo cual se deberán 
tomar en consideración los siguientes factores.
a) Potencia y número de unidades generadoras, así como la tensión de generación.
b) Capacidad, el número y tensión de las líneas de transmisión de salida.
c) Ubicación de la central dentro del sistema e importancia de su función desde el 
punto de vista de la operación.
3.3. SUBESTACIONES ELEVADORAS EN LAS CENTRALES ELÉCTRICAS
Cada elemento de la central y de la subestación se representa por un símbolo convencional, 
que en conjunto constituyen lo que se conoce como el diagrama unifilar. 
De hecho se puede tener según sea el caso, un arreglo de barras conectoras para las 
unidades generadoras y otro para las barras de salida de la subestación, el conjunto 
constituye finalmente el arreglo para la central eléctrica, pero aún cuando puede ser 
analizado cada caso por separado, la decisión del esquema más adecuado debe ser tomada 
en función del comportamiento conjunto, del área que ocúpela instalación y la función que 
desempeñe dentro del sistema eléctrico al cual estará conectado.
Con relación a las subestaciones de las centrales generadoras se puede decir que existen 
cinco esquemas o arreglos básicos, mismos que pueden ser usados desde luego en los otros 
tipos de subestaciones eléctricas según sean las necesidades que se tengan y que en 
cualquier caso se pueden ajustar de acuerdo con las necesidades o requerimientos 
particulares de una instalación.
Los esquemas o arreglos básicos para las barras en las subestaciones eléctricas son:
a) Barra sencilla (directa o con cuchillas de transferencia).
b) Barra principal y barra de transferencia.
c) Barras de anillo.
d) Arreglo de interruptor y medio.
e) Arreglo doble barra y doble interruptor.
a) Arreglo de barra sencilla.
Desde los puntos de vista de proyectos y construcción resulta este arreglo el más simple y 
también por la cantidad de equipo que interviene y área que ocupa resulta ser el más 
económico, no obstante no ofrece el mayor grado de confiabilidad ya que una falla en las 
barras o en cualquier parte de la subestación puede producir una salida total de la misma.
El mantenimiento se dificulta por la razón anterior ya que normalmente requiere que se 
saque la subestación de servicio para poder ser realizado.
CAPÍTULO 3. SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
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La utilización se encuentra principalmente en sistemas radiales en donde se pueden tener en 
un momento dado pasos alternativos de energía o bien no son de importancia primaria 
dentro del esquema general de la red y pueden permitir en un momento dado suspensiones 
temporales de servicio sin causar daños severos a los usuarios por falta de energía eléctrica.
b) Arreglo de barra principal y barra de transferencia.
Este arreglo resulta más flexible que en el anterior, ya que por ejemplo en operaciones de 
mantenimiento de interruptores o aisladores, no se requiere interrumpir el servicio, lo que 
representa una ventaja desde el punto de vista de la continuidad del servicio aún cuando 
temporalmente se transmita energía solo