CAPITULO II

LA CORRIENTE ELECTRICA Y SU TRANSPORTE Omitimos en estas notas sabre la ^electrificación rural toda cansideración 5'obre la producción d^e la ^en^ergía eléctrica en gran escala, limitándonos a mencionar las ^características de esta ^ernergía en la forma que normalmente 5e suministra. al consumidor. Las redes su^ele^n conducir carriente continua o alterna tri f císica. Gorriente continua.

En la corri^ente ^continua, ^la intensidad y el voltaj.e se mamt^enen ^cons^tant^es en la línea bifilar que la ^canduce, y la ^otencia ^es ^el producto de ^ambos factores. Llamando I a la intensidad en am^erios, V al voltaje o fuerza electromotriz en ^oltios y P a la ^potencia en watios, se tíene : P^V^^r

o bien : watios = voltios )( amperios

Otra unidad para la potencia es el kilowatio, qwe val^e r.ooo watios^. También como unidad Qn^ecárnica de potenc.ia se usa +el caballo (HF), s^^enda: r Kzv - i'36 HP

I;f ^'raóajo, u t^e.er^ía, es el producto dre la potencia por el tiempo que dura su acción, y las unidad^e^s en qu^e se miden ,on : ^i raUulh-h^ra o el hilou.^atio-hora, que serán, respectivament., el trabajo efectuado pur un caballo (i ) o por un kilow^ttio, durante una hora. Los cuntnd^res ^ie energía eléctrica dan el comsumo en esta última unid'ad. Si se tratase, por ejemplo, de una instalaci^m que, trabajando con corriente continua a ZZO V. absorbe ^ A., durante seis horas, s.e tendrían los siguiente^s valores: Poten^cia de la corriente : 5 amperios X z^o voltio; = r.ia^ watius = i't kilow^atios

Cc^nsumo de energía: l) _= i'i kilowatios X(í horas - 6'6 kilo^watios-hora

Los montajes que se usan para la corriente ^continua suelen estar dispuestos en derivación o en s^erie. 1 -^.

V

^,

A

Biz

Fig. r.-Montaje en derivatiún•

En e1 montaje en deriva^ción (^fig. ^) los aparatos A y B c^stán somet^i^dos al mismo voltaje, pero las intensi^dades^ que absorbe cada uno son d^istintas y depend^en de sus respectivas resistencias. (r) Para dar idea de la potencia de este calwllo de vmpor (H• P. ó C. V. son expresiones del mismo, casi de igual valor teórico), diremos que el esfuerzo medio de una mula puede estimarse en 2 a 2'g H. P. ó C. V., y en las golpes de collera puede llegar a ser, momentáneamente, hasta cinco veces mayor.

La intensidad total, 1 es is -}- iz, y el voltaje común.'`á ic^s z^ ^ das aparatos : V^- i^ r^ = iz r:. 1 -a

Fig• z•-Montaje en serie.

En cl montaje en serie (fig. 2), los aparatos están re^corridos por la misma intensídad, I. Los voltajes v^ y vr suman el total V. Atií, tendremos: ^' _ v, -^- i,.

v^ - I• r,

Y

z^. = 1 . ^_

Corriente alterna.

Cn esta ^clase de corrient^e^, la intensidad y el voltaje varían continuamente de valor. En un conductor dado, la intensidad en determinado momento vale cero; luego aumenta, llegando a un máximo, y decrece de nuevo hasta cero ^ después cambia de ^s^ent'vdo y decr^ece hasta un mínimo, para volver a crecer hasta cero. Un ciclo ^como el descritp se denomina periorln, sucediéntiose normalmente 50 ^períodos en el intervalo de un segurrdo de ^tiempo. El número de períodos por segundo ^es lo que se denomina f recuert^cia de la corriente. La frecuencia es^ un dato invariable ^ de la red, dependiendo d^e las características d^el generador que produce la corriente y, en ^cancreto, d^e su núm^ero de polos y de su velocidad de giro, de acu^erdo con la fórmvla: f = izo

c.n la que n^ número ^de revolucione5 po^r mínutos^; p = nú-

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energía d^e la corriente, cada aparato ha de llevar tres ,..ircui-

Fig. 3.-Conexión en triángulo.

Fig.

4.-Conexión en estrella.

tas que, por su manera de cone^ctarse erLtre sí y a la red, adoptan una u otra disposición,

A veces existe un cuarto hilo en la corriente alterna tri!

^

Hi/o neutro 32

^^

I= ^ y ^^'s\^c^^^L'oo clel voltaje que se ha de conducír. En ;corrx'ente continz^c.a, la fórmu^la que se ha de c'mplcar para hallar la ^sección de cad^a uno d^e los dos conductores es: aXIX ^1 .S f^XT -X k roo

en la que : k== 56 para el cobre y 7 pnra el hrerro `^ t= lont;itud de la línea en metros '^.,,^c^^ ^ = amperíus V - voltios T- pérdida admisible, en tanto por ioo, generalmente compren^dido entre 4 y b S ^ sección en mm.z

Si se trata, por ejemplo, de una linea ^de ^ .ooo m. Y 22o vol^t., siendo A = to am^p., k= 56 y 7' = h. (r^ En los Estados Unidos empiezan a utilizarse líneas de acero especial, cuya mayor resistencia permite aumentar la separación entre postes. El peligro de oxidacrón se previene con el galvaniz^^do, aceptánctose pérdidas admrsibfes crecidas, en líneas de Jon,gitucl no muy grandes. Y es que el cobre escasea en todas partes.

-^-

L^t sección s^erá : 2 ;^ I•000 x IO 220 ^( ^ --- X 56 I00

que se obtiQne con un cable de 6 mm. d^e ^díárnetro (t). Otra forma que a^íopta la expresión anterior es la ságuiente :

2xdx^^

[rXT XVxk TOO

^en la que P es la potencia absorbida, en watios, y las demás letras ti^enen el mismo significado que antes. Para la ^corrie-%^te alternu tri^ásic,a, la fórmula de 1a sección de cada uno de los tnes conc^uctores es : d XP .S = ----

V>CT

---- X v x ^: I00

en la que las l^etras tienen e'1 mismo s^ignificado que antes y se refienen a los va^Iores eficaces de V y P.

Obsérvese que la seicci^^n ^e^n .corriente alterna es la mitad de la precisa para corriente ^continua de iguales ^características. Con longitudes de unos a.ooo metros y, sobre todo, al consumirse potcncias de más de too HP., es genera.l la convenien{I) EI diámetro mínimo normal de los hilas conductores es de 3 mm., y el máximo prácticamente admisible es 6 mm., pues los más gruesos presentan tal rigidez que su tendido es dificultoso. En instalaciones cortas de bajo voltaje y al alimentar motores ,potentes (para elevación de ^:guas, por ejemplo) puede ser necesario el uso de conductores de mayor sec.ión y, en estos casos, resulta útil el uso de conductores de cabla formado por varíos hilos de escasa sección.

i^ig. 8.-Línea cie transporte a elistancia me^lia. (Foto Cañizo.)

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cia de utilizar la corriente alterna. Por ello, ésta es Ia que se impone normalmente, y a ella han de adaptarse, en consecuencia, con sus ventajas e inconvenientes, los motores de nuestros campos. Instalación de las líne^as.

Las líneas -de tra^nsporte de energía eléctrica para 1a agricultura. (^) se rnontan sobre postes de madera, de unos 8 a lo metros de longitud total, y se establecen generalmente para tensicnes, comprendidas entre ó.ooo y ^ 5.00o voltios. La ^distancia entre ^postes puede ser de unos 5o met:os; los aisladores para más d^e 5.00o vdltios han de escagerse del tipo de tripte ^campana, deján^dose los de doble campana pare, volta.jes inferiores. Unos y otros se sujetan a los saport^s d^e hicrro con azufre fundído, o^pastas especiales, y éstos se atorníllan en lo alto de los ^postes de modo que ^el más elevado quede a una ciistan^cia mínima de o,4o metros ^de su extrcmo. Así como ^em las líneas de corrie^nte ^cantinua los dos hiIos se sitúan en un mismo plano horizontal, en estas líneas de trifásica se colocan forrr^ando un triángulo equilátero de o,50 metros de lado aproximadamente. Según los reglamentos es^pañoles, ^los conduct^ores, deben estar an^ontadas a una altura tal que la distancia mínima ^entre el con^d^uctor inferior y^el punto más alto del' suelo no baje de seis metras. Este precepto debe ser cump^lido rigurosamente, sobr^e todo ^en instalaciones^ agrícolas, en q^ue es fr^ecuente el paso de grandes ^carros de mies bajo las líneas eléctricas. Los postes, cualquiera que s^ea el ,procedimiento e^ml,leado para su mejor conservación, a^caban por pudrirse, perdiéndose la parte ^enterradaJque pu^ede tener t:,5o ^ó 2 metros-, al cabo de un ^corto número de años, variable con el alima y la naturaleza del terreno. (r) Derivadas, normabmente, de las grandes redes ^de electrificaciGn, instaladas sobre soportes metálicos especia.les (figs. 6, ^ y 8).

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Los postes de pino duran d+e seis a^nu^eve años, si r,o están impregnados, y los impregnados con sulfato de cobre, sublimado corrosivo (bicloruro de mercurio), alquítrán, etc,, resisten unos quince a veinte añcrs, Los simpli:mente p'ntados de alquitrán, o carbonizados, duran .algo más que los sin impreg,nar. L.a parte que se pudre prim^ero es la ext^erior en inmediato ^contacto con el suelo y, por ello, es ^convwniente repintar esta parte de vez en cuando, abriéncíos^e un pequeño hoyo alnededor del post^e hasta que el alquitrán se sequ^e. Modernamente se sigue el sistema de inyectar los postes con sustancias que impiden el d^esarrollo de ,los diferentes gérm^enes e insectas que praducen la destrucción de los mismos; pero este proce^limi.ento sálo da buenos resultados cuando se realiza por personal especializadu y con medios adecuados, por lo que resulta de elevado coste. EI mejor procedimiento para aprovechar la parbe aérea de los padridos, es fijar ^el poste sobre un nuevo pie de hormigón armado, compuesto de dos piezas que, abrazando el poste d^e madera a lo largo, lo sujetan en dos o,tres puntos por m+edio de tornillas y tuercas, quedando una parte del bluque d^e hormigón ^enterrado ^a ^,25 ó ^,5o metros. Se constituye así un conjunt.o de conserva^ción prácticamente ili^mitada: sólo hormigón en el suelo y, fuera de é^, otro m^etrod^e hormigón abrazando la base del poste de madera, que queda todo al aine. También pueden utilizarse dos trozos ^de hierro de doble T o simplemente carriles hincados verticalm+ente en el si^elo, y entre ambos abarcan el poste, sujeto a ellos mediante dos o tres tirafondos. Cuando en las 'líneas de trifásica s^e emplea el cuarto hilo, o neutro ( ^), que ^debe comunicar con tierra, la utilización de este hilo neutro con uno de los ^pro^pios de la conducción tri(i)

Sólo se usa en líneas de bajo voltaje y conexiones en estrella.

.^a.-Línra rural ^1e alta ten,iún para el ^ervicio Jrl curtiju ^itua^io cn último término. ('Huto ,-irandn.)

^

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fásica señ:tla un voltaje, que es el de la conducción, e^ividido por t'73^ l l )• Muchos motones marcan en su placa de características un doble voltaje, según estén conecta^dos sus arrollamientos en forma de estrella o de triángulo. E^s necesario ^erciorarse de que los mismos estén en la forma correspondiente al valtaje c^e la línea, ya que las das form^as necesitan voltajes diferentes; ^ea vóltaje ^para ^estrella es ^'732 veces mayor quc el necesario para di^sposición en triángulo (figs. 3^ a 34). Los ccnductores empleados. en las líneas eléctri^cas exteriores son normalmente desnudos, aunque en ciertos casos se usen conductores ai ^lados (2). E1 material más empleado es el cobre, usándose ,el cobre duro ^en las^ secciones pequeñas, buscando una resistencia mayor, y el semiduro en l:^s secciones grandes, para hacer compatibl^e la mayor resistencia con ^un fácil manejo en el monta^do y tendi^do de las líneas. El hierro se usa a fa^lta de cobre, cons^e^rvándo^se bastante bien v dando resultados sólo aceptables. Transforma,dores.

Al llegar las líneas de tramsporte de alta tensión a s

puntos de consumo-líneas de corriente alterna-, es neces rio rebajar el voltaje para que ^la utilización de la energía n nesulte peligrosa.

Esto se realiza por mediv de los transformadores, que se ins^talan en casetas adecuadas construí^da^s con mat^erial incombustible. (r) EI hilo neutro sale del punto común ^de los arrollamientos en estre]la, que tiene un potencial cero, y se utiliza normalmente para el alumbrado, derivándose las tomas de una cualquiera de las fases y de este hilo neutro• Así se podrán usar lámparas para i3o voltios en líneas a zzo vo]tios, y lámparas para zzo voltios en líneas a 38o voltios er^tre fases. EI ^peligro en el uso doméstico de la electricidad se puede así disminuir. Conviene repartír las derivaciones entre las tres fases para que marchen aproximadamente equilibradas. (z) Para líneas de bajo volt.aje que atraviesan zonas de arbolado, o lugares en que sería peligrasa la caída de algún cable.

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En los transformadores, el fenómeno de la inducción elé+ctrica juega el papel fundamental, recibiendo la corriente d^e los tres hilos de alta tensíón o voltaje en arrollamí^ntos bíen aislados, de pequeña s^e^cción y gran longiturí, montados sobre núcleos de acero ^speCial al silicio (^chapa magnética), para crear por inducción en otros tantos circuítos Fon arrollamientos de mayor s^e^cción y menor ]ongitud de hilo una corriente de b^ajo voltaje y de gran intensidad, características contrarias a Ias de Ia corriente que llega de la red. La potencia de amba^s corrientes es la misma, y en la transformación sólo hay una pequeña pérdi,da debida a efectos compi^ejos; en dichos arrollamíentos se produce ca^lor. La potencia de los transformaciores se mide norrnalmente en kilo-voltio-amperios (KVA.), y se calcula sumando los kilo-voltiaamperios que han de consumrise y las pérdida5 en la línea de baja tensión. La relación de transformación es igual a la que existe entre los números de espiras de los arrollamientos de alta y baja tensión. Los transformadores son robustos al exterior, pero de monta je delicado, y llevan en su interior, entre arrollamientos, gran cantídad de aceite min'eraI, yu^e sirve simultáneam^ente para la ref rigeración y-para auin^entar el aislan-iiento. San de uso rev^ersible, y análoaos, por tanto, a los qu'e en las centrales eléctricas se utilizan para elevar la terrsión de la corriente producida en ellas, buscándose la economía de transporte, venta.ja fundamental en estas transformaciones. E^1 tamaño de los transformadores va en aumento con su potrencia, y las in^s^talaciones son tanto más delicadas cuanto mayor s,ea su capacidad y mayor la ^elevación de los voltajes; las gran^des esta^cianes de transforma^cíón-aje^tas a Ia ap^licación directa agrícola-s^e montan al aire ^libre en terrenos c.ercados; y en ellas se usan diferentes sistemas para la iefri^geración de los trans^formador^es.

Fik. io. 'I'r:ui.I^^rm.^Jur. munta^ln whrc ^^^^.1r;. E^ara mu^^^r agrí_ul^ (\^rra. _AImrríal. ^/-^,1^, .11^^nJr^urma^iur ^^ cua.lru ^ie haja tensiún.