Introducción a la electricidad

Introducción a la electricidad
La energía eléctrica en el mundo
Según la Agencia Internacional de la Energía o el Banco Mundial1, con los cerca de 7 mil millones de personas que
habitamos el mundo se consumen unos 20 mil teravatios-hora de energía eléctrica, en un promedio de unos 2.900
kWh por habitante (como referencia, en Venezuela el consumo per cápita sobrepasa los 4.200 kWh, en Bolivia
llega a 570 kWh y en los estados Unidos pasa de los 13.600 kWh). Es obvio que este consumo no está repartido
uniformemente, de hecho según advierte las Naciones Unidas cerca de un tercio de la población no tiene acceso a
la electricidad y un 20% consume el 80% de los recursos del planeta. La electricidad representa el 17,2% del
consumo energético mundial.
En el siguiente cuadro se muestra porcentualmente y por regiones la población y el consumo energético primario:
Región
Población (%)
Consumo de energía primaria (%)
Norteamérica
6,70
25,66
Centro y Suramérica
6,98
5,12
Europa
9,11
18,30
Eurasia
4,35
9,71
Medio Oriente
2,98
5,04
Africa
14,14
3,07
Asia y Oceanía
55,73
33,10
En este interesantísimo gráfico contenido en el Annual Energy Review 2010, emitido por la U.S. Energy
Information Administration podemos ver el flujo porcentual de energía primaria en los Estados Unidos, por sector:
1 Portales www.iea.org o databank.worldbank.org
Diariamente se consumen más de 83 millones de barrilles de petróleo de los cuales el 60% se destina al transporte
de bienes y personas y un 5,5% de ese petróleo va a la generación de electricidad. Los combustibles fósiles (carbón
a la cabeza, gas y petróleo) se utilizan para generar casi el 68% de la energía eléctrica del mundo. En Venezuela, el
80% del petróleo que se consume se diluye en transporte, aunque afortunadamente más del 70% de la energía
eléctrica es de origen hidráulico (el 2,6% del total hidroeléctrico mundial). Estamos de terceros en el mundo en
producción, después de Noruega y Brasil.
Hablar del porcentaje promedio mundial de las áreas de cobertura del servicio eléctrico puede resultar una pérdida
de tiempo y un ejercicio desagradable. Ya sabemos que si en un promedio de 2.900 hay quienes tienen más de
4.000 (como en Venezuela) debe haber un grupo importantísimo de personas que está muy por debajo de ese
promedio. Es como montar juntos a un gordo y a un flaco en una balanza y arriesgarse a sacar conclusiones acerca
del estilo de vida de cada uno de ellos.
La energía es un tema que nos debe tener sensibilizados a todos quienes trabajamos con ella. De una forma u otra
somos responsables del uso que se le dé, así como de las perspectivas de consumo que le demos en función de
nuestra acción profesional.
¿Qué partes conforman un sistema eléctrico?
Usualmente, un sistema eléctrico comprende tres etapas: la generación, el transporte y la distribución.
La primera es la que se ocupa de convertir la energía a partir de los llamados combustibles primarios y son los
centros que aprovechan las caídas de agua, los combustibles fósiles y más recientemente el aprovechamiento
eficiente de las energías alternativas, como la solar, la eólica, mareomotriz, geotérmica, biomasa, etc. Hoy día,
debido a limitaciones económicas por el aislamiento eléctrico, los generadores comprenden voltajes que no
sobrepasan los 18.000 voltios, en potencias que van desde unos pocos kilovatios hasta máquinas como las de la
represa de Guri, con capacidad de más de 700 millones de vatios. Los equipos que generan potencias del orden de
los kilovatios o menos son considerados hoy día como generación distribuida, generadores de respaldo que operan
en instalaciones privadas de pequeña escala, aprovechando los avances en la tecnología de conversión con
combustibles como el gas o el diesel.
La transmisión comprende las instalaciones que llevan la energía desde los centros de generación hacia los centros
de consumo, por lo general en gran escala. La concentración de cargas en las centros poblados y la dificultad para
generar localmente, por poca disponibilidad de espacio, presión ecológica y otras razones, hacen que cada día los
centros de generación se alejen más y más de los centros de consumo, por lo que los sistemas de transmisión se han
vuelto también más importantes. Las grandes distancias y los grandes volúmenes de energía fuerzan la
construcción de los sistemas hacia voltajes más elevados e instalaciones más complicadas. La vulnerabilidad crece
en función del tamaño, pero es la única forma conocida de transportar la energía. Los voltajes utilizados en
sistemas de transmisión son relativos al tamaño del sistema completo, pero pudieran comenzar en 34.000 voltios e
ir ascendiendo por 69.000, 115.000, 230.000, 400.000, hasta los 745.000 voltios de la red de transmisión que viene
desde el sur del país. En el mundo hay sistemas de 1.200kV que transmiten en voltaje continuo.
La distribución consiste en reducir la entrega de potencia desde los grandes volúmenes de transmisión hasta los
usuarios finales, ya sean estos residenciales o comerciales, con voltajes normalizados en el país de 110, 208 o 480
voltios, o los industriales que pueden recibir desde los 480, 4.700, 12.470 o 13.800, dependiendo del volúmen de
consumo.
La comercialización es una actividad adicional, también contemplada en la ley que se encarga de administrar los
servicios de atención a los usuarios, ocupándose de los contratos de conexión, la facturación, reclamos,
constancias, etc. Es la actividad final de interacción con los usuarios, con el que se cierra el ciclo y se efectúa el
cobro por el servicio, de forma tal que se pueda manterne la sanidad financiera de la operación del sistema.
Algunas características del sistema eléctrico venezolano
Nuestro sistema eléctrico comprende un equipamiento que al día de hoy tiene una capacidad instalada de
generación que supera los veinticinco mil megavatios, de los cuales más del 70% es del tipo hidráulico.
Ubicación geográfica de las plantas de generación 2008. Diagrama Unifilar Esquemático del SIN 2008. Fuente:
Fuente: MPPEP
MPPEP
La energía es transportada a través de más de 2.000 kilómetros de conductores desde los mayores centros de
generación, ubicados en el sur del país (el complejo hidroeléctico del río Caroní), y otros en el norte (Complejos de
generación en el estado Zulia, en el estado Vargas y en Carabobo) hacia los principales centros de consumo,
ubicados principalmente en la franja norte-costera, con una cobertura actual estimada en un 96% del territorio
nacional. Las empresas básicas de Guayana, ubicadas en el estado Bolívar, consumen un 30% de la energía que se
genera en el país.
La red venezolana funciona con una frecuencia de 60Hz, en una serie de voltajes normalizados que difieren entre
regiones, debido a que estas fueron construidas por diferentes compañías durante los inicios del servicio, por allá
por principios del siglo veinte (inclusive, operaban en frecuencias diferentes). El voltaje residencial es único en
todo el territorio, se señaló antes que es de 110 y 208 voltios.
Fuente: Ministerio del Poder Popular para la Energìa y Petróleo
Anualmente consumimos unos 100 Teravatios-hora al año en energía eléctrica y tenemos el consumo más alto per
cápita en Latinoamérica, con unos 4.600 kilovatios-hora.
Fuente: Datos del 2006. CIER Síntesis Informativa 2007
¿En qué consiste el marco regulatorio venezolano?
El marco que regula las actividades asociadas al servicio eléctrico en nuestro país está definido en la Ley Orgánica
del Sistema y Servicio Eléctrico, promulgada el 14 de diciembre del año 2010, y aparece en la Gaceta Oficial
#39.573 del mismo día. La electricidad está considerada como una actividad estratégica para la nación y por esta
razón el Estado se reserva todas las acciones de prestación del servicio, compuesto por las actividades de
Generación, Transmisión, Despacho del Sistema Eléctrico, Distribución y Comercialización. También se establece
el modelo de gestión, sus características y sus relaciones con el poder popular.
Después de la ley, el siguiente estrato de regulación son los Reglamentos de Ley, donde usualmente se fijan
directrices y procedimientos en áreas más específicas ya contenidas en la ley y se define mejor el funcionamiento
específico de cada actividad. El actual reglamento fue aprobado en junio del 2001 , pero no está adecuado al
modelo de gestión contemplado en la nueva ley, por lo que aún queda pendiente su revisión. Se deja en una
Normativa (o en varias) los factores numéricos asociados al funcionamiento técnico del servicio. El Código
Eléctrico Nacional es un ordenamiento técnico de obligatorio cumplimiento en instalaciones residenciales e
industriales, y constituye un requisito para que se apruebe la habitabilidad del recinto.
¿Cómo es la carrera de un electricista?
El esquema de instrucción técnica para los estudiantes de electricidad, ya sea en la modalidad de Técnico Superior
o de Ingeniero, tiene las mismas características que comparten varias especialidades. Comienza por una formación
básica en matemáticas y cálculo diferencial e integral, así como el entrenamiento en el manejo de los principios de
la física y las relaciones entre los fenómenos electromagnéticos y sus modelos matemáticos. Luego, se comienza a
profundizar en el comportamiento de los equipos especializados que se utilizan en electricidad y la representación
de estos en modelos matemáticos que interactúan y se combinan, produciendo circuitos complejos cuya resolución
numérica se espera que el estudiante ya domine del aprendizaje en sus cursos previos de matemáticas (cada vez es
más importante el entrenamiento en técnicas de programación en computadoras y la aplicación de métodos de
cálculo numérico, así como el conocimiento sobre simuladores gráficos especializados).
Una vez que el estudiante conoce las reglas para modelar un sistema y hasta puede aislar el efecto de sus
componentes, llega el momento en el que utilizará estas habilidades para diagnosticar el funcionamiento y/o
diseñar, adaptar o ampliar la capacidad una instalación, basándose en la posibilidad de anticipar la respuesta del
conjunto a través del modelaje de toda la red completa. En la medida en que conozca y asimile la experiencia
previa del ejercicio profesional podrá construir nuevas propuestas y generar nuevo conocimiento, estará en
capacidad de gestionar la operación de sistemas cada vez más complejos y dinámicos.
Un electricista es una persona entrenada para confiar en la respuesta de modelos abstractos sobre fenómenos físicos
y realidades que nunca podrá percibir directamente con sus sentidos, en el mejor de los casos lo hará a través de un
instrumento de medición que le dará una simple medida o referencia de lo que ocurre. Sin embargo, con un poco de
intuición, sentido común y bastante conocimiento logrará intuir el comportamiento del electrón y aprovechar su
potencial de trabajo.