1.- Introducción
El actual desarrollo científico y tecnológico que disfruta la humanidad requiere la utilización de energía en cantidades cada vez mayores. Esa energía se obtiene a partir de distintas fuentes naturales, conocidas como Fuentes Primarias, que normalmente no se encuentran cerca de los núcleos urbanos donde se consume, por lo que es de vital importancia conocer los distintos medios de transporte, distribución y almacenamiento.
Aunque existen múltiples fuentes de energía, es obvio que consumo de energía a nivel mundial está muy ligado básicamente al consumo de electricidad y la posibilidad de transformarla en calor, luz, movimiento y sonido. Esta energía presenta el gran inconveniente de que no se puede almacenar en grandes cantidades como sí ocurre con otras fuentes de energía, así que debe de generarse al tiempo que se consume. Por ello la energía eléctrica requiere un equilibrio permanente entre generación y consumo, y una red de transporte que distribuya esa electricidad allá donde sea necesaria.
En definitiva, el estudio de los sistemas de transporte y distribución de todo tipo de energías es prioritario, y así lo vamos a considerar en el desarrollo de este tema.
2.- Energía Eléctrica
El estudio del sistema eléctrico de un país debe de estudiarse según tres subsistemas:- Sistema de Producción y Transformación, formado por el conjunto de todas las centrales productoras.
- Sistema de Transporte, desde los centros de producción hasta las subestaciones de transformación
- Sistema de Distribución, formado por las diferentes redes eléctricas que parten desde las subestaciones.
2.1.- Generación de Energía Eléctrica
- Centrales Térmoeléctricas: Se empezaron a situar a pie de yacimientos de carbón, aunque ahora se busca la cercanía de las refinerías (gases) y los puertos de mar (fuel).
- Centrales Atómicas: La prioridad es instalarlas muy lejos de los núcleos urbanos para evitar efectos de la radiación sobre la salud de las personas.
- Centrales Hidroeléctricas: Se sitúan cerca de saltos hidráulicos o ríos muy caudalosos.
- Centrales Eólicas: Propias de zonas expuestas a vientos de cierta intensidad y frecuencia.
- Centrales Solares: Preferentemente en zonas despejadas y de alta incidencia solar.
- Centrales Maremotrices: Se instalan en costas que registran gran diferencia de altura entre la pleamar y la bajamar.
- Centrales de Residuos Urbanos: Cercanas a los vertederos de las grandes urbes.
2.2.- Red Primaria de Transporte
- Las Redes Primarias tienen su punto de partida en los cables que transportan la energía eléctrica que se produce en las centrales hasta las Estaciones Elevadoras donde se eleva la tensión de corriente hasta los 200 KV o 400 KV voltios mediante el uso de cables de reducida sección.
- Posteriormente esta energía es transportada a través de las líneas eléctricas de Alta Tensión o Líneas de Transporte.
- Esta Red Primaria cuenta con Subestaciones Transformadoras que corrigen la tensión a valores inferiores, bajando hasta los 130 KV y 30 KV para alimentar la Red Secundaria de Media Tensión, que es la que suministra electricidad a los centros urbanos y a las grandes industrias.
2.3.- Red Secundaria de Distribución
- La Red Secundaria recibe las corrientes de Media Tensión procedentes de la Red Primaria y son las que finalmente distribuyen en las poblaciones la energía al pasar por Centros de Transformación donde se conectan 2 o más circuitos.
- La Red Secundaria cuenta con Casetas de Transformación para transformar los voltajes de Media Tensión a valores de Baja Tensión y distribuir la energía a los receptores particulares, ya sean de 220 Voltios si es para consumo doméstico o de 400 V para las uso industrial.
- Tanto los Centros como las Casetas se distribuyen en forma de anillo cerrado en torno a los núcleos urbanos y barrios para facilitar que la distribución y reparto de corriente desde diferentes puntos y evitar la falta de suministro por posibles averías.
Estas redes pueden ser de dos tipos:
- Redes Distribuidoras de Corriente Continua: La corriente va en un único sentido, por lo que resulta más complejo su producción y transporte. Actualmente en desuso.
- Redes Distribuidoras de Corriente Alterna: la corriente alterna el sentido de movimiento de los electrones de forma periódica, lo que la hace más fácil de producir y transportar. Pueden ser monofásica de dos conductores o trifásica de tres o cuatro conductores, que es la habitual en las edificaciones.
- Alimentación de Intensidad Constante en Serie: Cada receptor se sitúa en serie, de manera que la intensidad del generador es la misma en cada receptor. Es típica del alumbrado de la vía pública por lo sencillo que resulta tender una red subterránea con un único conductor de sección constante. Los grandes problemas de este sistema son, primeramente, que si uno de los receptores falla lo harán todos los demás. En segundo lugar, si hay muchos receptores será necesario disponer de una alta intensidad, con los peligros que esto conlleva.
- Alimentación de Tensión Constante en Paralelo: Cada receptor se situará en paralelo con el resto, de manera que se mantendrán todos con la misma diferencia de potencial entre sus extremos, y la intensidad se repartirá entre todos. Es típica de las instalaciones en viviendas privadas. La gran ventaja de este sistema es que se independiza el funcionamiento de los distintos receptores y el funcionamiento de unos no afectan a los otros.
2.4.- Partes de una Línea de Transporte Eléctrico
- Conductores: Los conductores deben estar hechos de material con baja resistencia eléctrica. alta resistencia mecánica. Los más usados son el cobre y el aluminio.
- Aisladores: Son elementos que aíslan al conductor de la línea de apoyo, por lo que deben evitar el paso de corriente a otros elementos. Los más usados son la porcelana y el vidrio.
- Herrajes: Son los elementos que unen los aisladores a los postes. Deben soportar bien los esfuerzos mecánicos y las inclemencias atmosféricas. Pueden ser de hierro galvanizado.
- Apoyos: Soportan los cables conductores y demás componentes, aislándolos del terreno, y suelen llevar una señal de peligro eléctrico y estar en zonas de difícil acceso. Deben soportar bien los esfuerzos de flexión, compresión y del viento. Pueden ser de acero triangulado, postes de madera de pino tratada para evitar la pudrición o incluso de hormigón relleno de acero. Las torretas de Alta Tensión alcanzan alturas de entre 55 y 60 metros, mientras las de media y baja tensión son mucho mas bajitas.
- Crucetas: Son el elemento que soporta los aisladores
- Cables subterráneos: En el interior de los núcleos urbanos suele soterrarse la red, eliminando así el peligro de accidentes. Los cables llevan una armadura eléctrica para protegerlos de acciones mecánicas. La red subterránea está repleta de elementos de empalme para mantener la continuidad y derivaciones para bifurcar la línea; estas suelen estar dentro de unas arquetas de hormigos o ladrillo con una tapa de bronce para permitir una fácil localización y acceso en caso de averías.
2.5.- Partes de las Estaciones Transformadoras
- Barras de Distribución: Se encargan de unir el conjunto de elementos de la estación. Están formados por pletinas o varillas de cobre de sección adecuada a la potencia de la estación.
- Autoválvulas: Son resistencias sensibles a la tensión. Protegen al sistema de sobreintensidades de tipo atmosférico u otro tipo. Se instalan entre una fase y neutro.
- Seccionadores: Permiten aislar las diferentes partes de la estación transformadora. Son de funcionamiento manual y sólo se podrá desconectar si están descargados.
- Interruptor Automático: Protege al sistema de sobreintensidades en cualquiera de sus tres fases, desconectándose de manera automática.
- Equipo de Medida: Son bobinas que actúan como amperímetro y voltímetro, de manera que pueden medir el consumo y otras variables de la instalación
- Transformador de Potencia: Es el elemento principal de la estación, al encargarse de transformar la tensión. Llevan un bobinado primario y otro bobinado secundario con una cierta razón del número de espiras entre ellos que al final determina la variación de tensión. Poseen su propio dispositivo de refrigeración para evitar sobrecalentamientos.
3.- El Carbón
3.1.- Extracción y Almacenamiento de Carbón
- El Carbón Vegetal es un material pesado y difícil de manipular, cuya extracción es barata, pero el coste de su manipulación viene determinado por el sistema de empaquetado y transporte (25%) lo que condiciona severamente su rentabilidad.
- Los principales problemas con esta fuente de energía vienen marcados por los peligros de su extracción debido a la generación del gas Grisú en los pozos, un agente altamente explosivo aún a pequeñas concentraciones.
- Así mismo, cuando se almacena a la espera de ser transportado, e incluso durante el transporte, hay que evitar acumular grandes cantidades de producto y la formación de grandes concentraciones de polvo de Carbonilla, dividiendo los almacenes y los contenedores para transporte en varias secciones, bien ventiladas y de fácil acceso para poder controlar posibles incendios de formación espontánea.
3.2.- Transporte de Carbón
- En el interior de la mina se puede realizar transporte Manual cuando el trayecto es corto y en pendiente nula o en Vagonetas y Cintas Transportadoras cuando hay que llevarlo lejos, o subirlo a superficie.
- Una vez en el exterior hay que llevarlo a la planta eléctrica, situadas por lo general lejos del punto de extracción. Para ello se usa el transporte por Barco de gran tonelaje o líneas de Ferrocarril y, algo menos, por carretera con Camiones.
4.- El Petróleo
4.1.- Extracción y Almacenaje
- El Petróleo se produce en el interior de la Tierra, por transformación de la materia orgánica acumulada en sedimentos del pasado geológico y puede acumularse en trampas geológicas naturales
- Estos yacimientos se localizan alrededor del planeta primeramente por sistemas de exploraciones superficiales y posteriores con catas de profundidad donde se advierten terrenos favorables.
- La extracción del crudo se realiza por pozos desde la superficie hasta la trampa donde se encuentra el yacimiento, de manera que el fluido asciende por descompresión.
- En ocasiones a los países productores y a las empresas de la industria petrolera les urge almacenar reservas de crudo, ya sea por cuestiones políticas, estratégicas o para dar flexibilidad operativa a las refinerías.
- El crudo y sus derivados se almacenan en grandes tanques de almacenamiento temporal cerca del punto de extracción, en los puertos de embarque o en las refinerías.
- El producto se vierte en los tanques liberando las correspondientes válvulas de control y monitorizando las condiciones de presión, temperatura y caudal.
4.2.- Transporte Marítimo
Muy frecuentemente, los yacimientos de crudo pueden estar en medio del océano o en continentes distintos a los países que van a refinar el producto para su posterior aprovechamiento, por lo que es necesario salvar la barrera marítima para su transporte.- El transporte marítimo de petróleo se hace en grandes barcos petroleros de gran capacidad de carga es el sistema más usado para transporte intercontinental.
- Debido a los gravísimos riesgos ambientales y económicos que este sistema de transporte implica, los barcos deben de ser de doble casco y últimamente hay una tendencia a que los petroleros sean algo más pequeños y ligeros.
- Recientemente se ha descubierto una bacteria capaz de asimilar los restos fósiles en ambientes líquidos, lo que supone un gran alivio a los ecosistemas marítimos en caso de vertidos de crudo.
4.3.- Transporte Terrestre
- Cuando las distancias entre el punto de extracción y las centrales refinadoras puede salvarse por tierra, pueden usarse los grandes oleoductos.
- Si las distancias son más pequeñas, pueden usarse camiones cisterna y el ferrocarril, más baratos que los oleoductos.
- Los oleoductos son tuberías de acero de diámetro variable cubierto por un material aislante, que se conectan entre si.
- El flujo del crudo es posible gracias a la instalaciones de bombeo cada 50 Kilómetros aproximadamente, aunque dependen críticamente de la orografía del terreno, volumen transportado, viscosidad del producto y diámetro de la tubería.
- Los oleoductos deben de estar bien vigilados porque los países productores frecuentemente son políticamente inestables y suelen ser objeto de vandalismo y sabotajes terroristas.
5.- Gas Natural
5.1.- Extracción y Almacenaje
- El Gas Natural se origina por descomposición de la materia orgánica a través de procesos de alta presión y temperatura
- Cuando se extrae en superficie se almacena, a altas presiones para conseguir que se licue, en unos depósitos llamados Gasómetros.
- Posteriormente se transporta por gaseoductos en estado gaseoso o en camiones cisterna criogenizados en estado líquido.
5.2.- Transporte en estado Gaseoso
- El transporte de gas en estado gaseoso consiste en distribuir el producto mediante tuberías a diferentes presiones, en función de la presión a la que se somete.
- Las conexiones entre las diferentes formas de distribución se hace en Estaciones de Regulación para ajustar las presiones de salida de las mismas.
Hay cuatro tipos:
- Transporte a Alta Presión (70 a 16 bares): Gaseoductos que llevan el gas desde la planta productora hasta el centro de almacenaje y distribución.
- Distribución a Alta Presión (16 a 4 bares): Gaseoductos de distribución y suministro a las industrias.
- Distribución a Media Presión (4 a 0,05 bares): Para consumo doméstico, comercial o industrial.
- Distribución a Baja Presión (Inferior a 0,05 bares): Consumo doméstico y comercial.
Elementos a tener en cuenta en la red:
- Unidades de Compresión: Lo forman los compresores, tuberías y válvulas de alimentación que nos permiten comprimir el gas con seguridad para que fluya sin dificultad.
- Canalización: Es el conjunto de tuberías y accesorios unidos entre sí por soldaduras para permitir la circulación del gas. Son de acero y están soterradas.
- Instalaciones Complementarias: Lo forman los equipos de medida, las válvulas de seguridad y demás sistemas auxiliares.
5.3.- Transporte en estado Líquido
Consiste en transportar el gas en depósitos criogenizados que lo mantienen en estado líquido, en un proceso que comprende cuatro etapas a saber:
- 1ªFase: Se transporta el gas por gaseoducto desde la planta a la estación de licuación, que por lo general no está muy lejos del yacimiento.
- 2ªFase: Se licúa el gas tras enfriarlo en diferentes etapas por agentes frigoríficos hasta alcanzar temperaturas criogénicas cercanas a los -163ºC, y volumen reducido hasta 600 veces respecto al volumen a presión y temperaturas de extracción.
- 3ªFase: Se transfiere para su transporte a los Buques Metaneros, que son barcos diseñados para mantener el gas a estas temperaturas de criogenización.
- 4ªFase: Se recibe el gas licuado en las instalaciones portuarias para su posterior regasificación y distribución por tuberías
6.- Transporte y Distribución de Energía Atómica
- El Uranio que se usa como fuente de Energía Atómica en las centrales atómicas se transporta hasta ellas por barco (Vía Marítima) y por Ferrocarril o Camiones (Vía Terrestre).
- El transporte y almacenaje de los materiales radioactivos que se han usado en las centrales nucleares es uno de los mayores problemas que presenta esta energía, más allá del riesgo intrínseco catastrófico asociado a un posible accidente.
- El transporte se realiza según las recomendaciones del Organismo Internacional de la Energía Atómica.
- En Europa existe un acuerdo para el transporte por carretera de mercancías peligrosas.
- El embalaje debe de ser proporcional al contenido de la actividad radioactiva, de manera que los de media y baja actividad se mezclan con hormigón y se meten en bidones que luego se depositan en cementerios nucleares bajo tierra, como El Cambril (Córdoba).
- Los productos con alta actividad radioactiva se meten provisionalmente a aislamiento en piscinas de hormigón con agua construidas en superficies geológicas estables.
7.- Transporte y Distribución de Biomasa
- Residuos Vegetales y Forestales: Alto poder energético, lo que lo hace muy útil como fuente de energía industrial
- Residuos Animales: Lo forma el estiércol del ganado (vacas y cerdos principalmente). Esta materia libera un biogas por digestión anaeróbica, permitiendo que el residuo se use como fertilizantes
- Residuos Industriales: Proceden, sobre todo, de los restos de la industria agrícola y forestal.
- Residuos Urbanos: Proceden de los vertederos y aguas residuales de las grandes urbes del planeta.
- La forma de almacenamiento va a depender del tipo de materia orgánica, ya sea a la intemperie, a cubierto o en silos.
- El transporte hasta el punto de consumo se hace mediante vehículos de carga, y dentro de la instalación mediante cintas, tornillos sinfín, etc., donde los residuos se pasan a vertederos controlados.
