IntroducciÃn a los SEP - Electro

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ELECTROTECNIA BÁSICA
Introducción a 
los Sistemas Eléctricos
José Ignacio Flores 
1° semestre 2020.
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AGENDA
G E N E R A C I Ó N D E E N E R G Í A E L É C T R I C A
T R A N S M I S I Ó N D E E N E R G Í A E L É C T R I C A
D I S T R I B U C I Ó N D E E N E R G Í A E L É C T R I C A
D E M A N D A E L É C T R I C A
S U B E S TA C I Ó N E L É C T R I C A
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CONCEPTOS BÁSICOS
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¿QUÉ ES LA ENERGÍA ELÉCTRICA?
La Energía eléctrica es causada por el movimiento de las cargas eléctricas (electrones) en el interior de los
materiales conductores (por ejemplo, cables metálicos como el cobre).
• Cargas Eléctricas en movimiento
→ Corriente Eléctrica | unidad: Ampere [A]
• Oposición (Resistencia) al movimiento de Electrones
→ Resistencia Eléctrica | unidad: Ohm []
𝑉 = 𝐼𝑅
• Trabajo (esfuerzo) que realiza un campo eléctrico para que los
electrones se muevan desde una posición A hacia B
→ Tensión | unidad: Volt [V]
LEY DE OHM:
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Potencia y Energía
Potencia
• Corresponde a la cantidad de energía que el aparato puede
entregar/absorber en cierto instante de tiempo. Su unidad es Watts
[W].→ kW, MW.
• “La Cantidad de..” depende del aparato que nos refiramos.
• Potencia de una ampolleta: cantidad de luz que emite.,,
• Potencia de un radiador: cantidad de calor que emite.,,,
• Potencia de un motor: cantidad de movimiento…
Energía
• Capacidad para realizar un determinado trabajo durante un
determinado tiempo. Se mide en Watts-hora [Wh] → kWh,
MWh…
Energía
(área bajo la curva)
Potencia
(Cada punto)
Ejemplo: Microondas de 2000 W
Potencia: 2000 W
Energía: 2000*tiempo
𝐸 = 𝑃t
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CORRIENTE CONTINUA
• No varía en el tiempo, (siempre constante)
• USOS: Metro de Santiago, dispositivos
electrónicos, plantas fotovoltaicas, automóvil,
etc.
CORRIENTE ALTERNA
• Varía en el tiempo cíclicamente.
• USOS: Es la forma dominante en la
generación, transmisión y distribución
eléctrica.
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¿QUÉ ES LA ENERGÍA ELÉCTRICA?
La Energía eléctrica es causada por el
movimiento de las cargas eléctricas en el interior
de los materiales conductores (por ejemplo,
cables metálicos como el cobre).
¿POR QUÉ EXISTE UN SISTEMA 
ELÉCTRICO?
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INICIO FIN
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¿POR QUÉ EXISTE UN SISTEMA 
ELÉCTRICO?
• Generación de electricidad está
geográficamente lejos de la demanda.
• Existe dificultad de almacenamiento de
energía a gran escala.
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ETAPAS DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
<13.800 [V] 23.000 [V] < Tensión < 500.000 [V] 220 [V] < Tensión < 23.000 [V] 220 [V]
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Generación de Energía Eléctrica
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TIPOS DE CENTRALES
• Centrales Térmicas: Carbón, Diésel o Gas Natural. Ciclo Combinados.
• Centrales Hidráulicas: Tipo Embalse o pasada
• Centrales ERNC: (Energías Renovables No convencionales)
o Eólica
o Solar (Fotovoltaica y Torre de concentración Solar).
o Hidráulica < 20 MW de potencia
o Biomasa
o Geotérmica
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CENTRALES TÉRMICAS | FUNCIONAMIENTO
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CENTRALES TÉRMICAS | CARACTERÍSTICAS GENERALES
• Centrales Carboneras:
o El carbón debe triturarse
o Tiempos de partida del orden de 12 horas.
o Ejemplo de centrales: Cochrane, Hornitos, Guacolda, Tocopilla.
o Utilizan diésel o fuel oil como combustible alternativo.
• Centrales Diésel
o Pueden generar electricidad de dos maneras.
o Quemar el combustible y utilizarlo para calentar el agua que hará mover a un generador de
vapor.
o Utilizar el diésel para mover un motor de combustión que realizará directamente el
movimiento necesario del generador.
• Gas
o Generan electricidad a partir de la energía cinética resultante de la expansión del aire
comprimido y de los gases de combustión.
o Centrales de partida rápida
o Ejemplo: Unidades TGTAR, y TG3
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CENTRALES DE CICLO COMBINADO | FUNCIONAMIENTO
• La central térmica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la
utilización conjunta de dos turbinas: una de gas y otra de vapor.
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CENTRALES DE CICLO COMBINADO | CARACTERÍSTICAS GENERALES
• Los gases residuales producidos por una turbina a gas, en vez de ser desechados al
ambiente, son reutilizados en un intercambiador de calor, capaz de calentar agua y
producir vapor utilizable por una turbina TV. De este modo TV solo no es factible,
siempre acompañado de TG.
• Lo anterior hace que la eficiencia del ciclo sea del orden del 60%, mientras que la planta
térmica convencional es del orden entre 30-40%.
• Comúnmente cada turbina está asociado a su respectivo generador, aunque hay casos
que ambas componente se acoplan al mismo eje de un generador común.
• Ejemplos de centrales: Central San Isidro (Quillota), Central GasAtacama (Antofagasta),
Central Nehuenco (Quillota).
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CENTRALES TÉRMICAS | IMPACTO AMBIENTAL
• La combustión necesaria para producir electricidad genera partículas que van a parar a
la atmósfera, pudiendo perjudicar el entorno del planeta.
• Por eso, las centrales térmicas convencionales disponen de chimeneas de gran altura
que dispersan estas partículas y reducen, localmente, su influencia negativa en el aire.
• Además, las centrales termoeléctricas disponen de filtros de partículas que retienen una
gran parte de estas, evitando que salgan al exterior.
• Algunas centrales térmicas (las denominadas de ciclo abierto) pueden provocar el
calentamiento de las aguas del río o del mar.
• Este tipo de impactos en el medio se solucionan con la utilización de sistemas de
refrigeración, cuya tarea principal es enfriar el agua a temperaturas parecidas a las
normales para el medio ambiente y así evitar su calentamiento.
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CENTRALES HIDRÁULICAS | TIPOS
Ejemplo:
Central Rapel, Canutillar, Ralco, etc.
Ejemplo:
Central Chapiquiña, Río Tranquilo,
Alfalfal, etc.
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CENTRAL DE EMBALSE | FUNCIONAMIENTO
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CENTRAL RAPEL
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CENTRALES HIDRÁULICAS | IMPACTO AMBIENTAL
• La generación hidroeléctrica a través de centrales de embalse o centrales de pasada
pueden generar impactos ambientales y sociales.
• La magnitud de dichos impactos está relacionada con la fragilidad del sector donde se
emplace el proyecto y con el tamaño del proyecto
• Algunos impactos son:
o Alteración de los ecosistemas terrestres y de la biodiversidad.
o Alteración de los ecosistemas acuáticos y biodiversidad, e impactos en la pesca.
o Cambiosen el régimen del río, alteración de ciclos naturales de crecidas.
o Alteración de paisaje
o Impactos socioeconómicos y arqueológicos
o Impactos en comunidades indígenas
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CENTRALES EÓLICAS | FUNCIONAMIENTO
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CENTRALES EÓLICAS | VELOCIDAD DEL VIENTO V/S POTENCIA
Sitio de Interés → http://walker.dgf.uchile.cl/Explorador/Eolico2/
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CENTRALES SOLAR FOTOVOLTAICA | FUNCIONAMIENTO
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CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA
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CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS | CONCEPTO IRRADIANCIA
• La irradiancia corresponde a la
suma de toda la energía del
espectro solar que llega a la
superficie. Se mide en:
Sitio de interés → http://www.minenergia.cl/exploradorsolar/
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CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS | TIPS
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CENTRALES SOLARES FOTOVOLTAICAS | SISTEMA DE SEGUIMIENTO SOLAR
Sistema de seguimiento en 1 eje
Fijo (sin sistema de seguimiento)
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CENTRAL SOLAR FOTOVOLTAICA | SISTEMA DE SEGUIMIENTO SOLAR
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CENTRAL DE CONCENTRACIÓN SOLAR
Ejemplo en Chile: Central Cerro Dominador
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CENTRAL CERRO DOMINADOR
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CENTRALES SOLARES Y EÓLICAS| IMPACTO AMBIENTAL
• FOTOVOLTAICAS
• No genera ningún tipo de emisiones atmosféricas.
• Evita el uso de combustibles fósiles.
• Gran impacto sobre el paisaje y necesitan grandes superficies para colocar paneles.
• Una vez han terminado su vida útil, las placas fotovoltaicas dejan residuos que deben ser
tratados específicamente.
• EÓLICAS
• El impacto visual. Mientras que un parque de pocos aerogeneradores puede hasta llegar a
considerarse atractivo, una gran concentración de máquinas plantea problemas.
• El impacto sobre las aves.
• El efecto sonoro.
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CENTRALES EÓLICAS| IMPACTO AMBIENTAL
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CENTRAL DE BIOMASA
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CENTRAL GEOTÉRMICA
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UBICACIÓN DE LAS CENTRALES ELÉCTRICAS EN CHILE
Fuente: http://sig.minenergia.cl/sig-minen/moduloCartografico/composer/
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Transmisión de Energía Eléctrica
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SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE 
ENERGÍA ELÉCTRICA
• Transportan la energía eléctrica de un lugar a
otro: “CARRETERA”.
• Líneas y subestaciones eléctricas que no prestan
el servicio de distribución.
• Instalaciones de niveles de tensión superior
23.000 V → 66.000, 110.000, 154.000, 220.000,
500.000 [V]
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SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
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SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
ESTRUCTURA DE ANCLAJE ESTRUCTURA DE SUSPENSIÓN
Uso: Cambio de dirección Sostener línea que siga una mina dirección
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SISTEMAS DE TRANSMISIÓN | SEGMENTOS DEFINIDOS POR LEY
1.Nacional (Ex - Troncal)
• Permite la conformación de un mercado eléctrico Común.
• Interconecta a los demás segmentos.
• Posibilita el abastecimiento de la totalidad de la demanda, para diversos escenarios de instalaciones
de generación.
2.Zonal (Ex - Subtransmisión)
• Dispuesto esencialmente para el suministro de clientes regulados.
3.Dedicado (Ex – Adicional)
• Dispuesto esencialmente para el suministro de clientes libre.
• Para que las centrales pueden inyectar su energía
4.Para Polos de Desarrollo (nuevo)
• Destinado a transportar la electricidad producida por medios de generación ubicados en un mismo
polo de desarrollo, haciendo uso eficiente del territorio nacional.
5.De Interconexión Internacional
• Destinada a exportación o importación desde y hacia sistemas ubicados en el territorio nacional.
Puede ser de uso público o de interés privado.
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SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
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SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
1. Línea 500 kV Cardones - Polpaico
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SISTEMAS DE TRANSMISIÓN A DIFERENTES TEMPERATURAS
La temperatura de los conductores sube con la potencia transmitida; este factor limita su capacidad 
de transmisión porque acerca el conductor al suelo.
T0<T1<T2
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SERVIDUMBRE
• La servidumbre es un derecho, que se grava
sobre una propiedad o superficie de terreno,
donde se construirá una línea de
transmisión, donde el valor de indemnización
es pactado entre el propietario de suelo y la
empresa eléctrico que desarrolla el proyecto.
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IMPACTO DE LA CONSTRUCCIÓN EN LÍNEAS DE TRANMISIÓN
• Pérdida de Boque Nativo.
• Pérdida de vegetación en áreas protegidas y en sitios prioritarios.
• Migración de animales nativos.
• Alteración del paisaje.
• Desvalorización de propiedades.
• Pérdida de potencial turístico.
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Distribución de Energía Eléctrica
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DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
• Actividad destinada a llevar la energía hacia clientes
finales, localizados en cierta zona geográfica,
explícitamente limitada.
• Niveles de tensión: 
23 kV, 15 kV, 13.8 kV, 13.2 kV y 12 kV
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DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Conductores eléctricos
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Demanda Eléctrica
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DEMANDA (CONSUMO) DE ENERGÍA
• Estado ejerce función reguladora.
• Política de Precios:
• Grandes consumidores (potencia > 2 MW ):
precio libre. Eligen a quién comprar energía.
• Medianos consumidores (0,5 < potencia < 2 MW):
opción libre o regulado. Pueden elegir libremente o
estar asociado a una distribuidora.
• Pequeños consumidores: precio regulado. Están
asociados a una distribuidora.
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Demanda Anual por Región, en GWh
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Requisitos que debe cumplir 
el Sistema Eléctrico
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Requisitos que debe cumplir el Sistema Eléctrico.
1. Calidad del Servicio.
• Perfilesde tensión, frecuencia y forma de onda.
2. Seguridad del Servicio.
• El servicio no se interrumpa ante contingencias.
• Planificar la expansión del sistema
3. Satisfacer la totalidad de la demanda energética del país y cubrir las pérdidas del
sistema de transmisión.
4. Operar al mínimo Costo.
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Subestación Eléctrica
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La Subestación Eléctrica.
Instalación eléctrica que permite controlar la energía y transformar los niveles de tensión
para facilitar la transmisión, distribución y uso de la energía eléctrica.
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Equipos dentro de una Subestación Eléctrica
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Consultas?