¿Qué es una SUBESTACIÓN ELÉCTRICA? ¿Para qué sirve? ⚡ Sígueme la Corriente

Summary

Este video ofrece una visión detallada de las estaciones de transformación, fundamentales en las redes de transmisión de energía eléctrica. Las estaciones de transformación permiten los aumentos y disminuciones de voltaje necesarios para transportar energía desde las centrales eléctricas hasta nuestras casas. El vídeo destaca cómo las transformadoras, utilizando el principio de campo magnético, elevan o reducen la tensión según el número de vueltas en sus bobinas. Se describen los diferentes tipos de estaciones, como las de elevación y reducción, y se mencionan los niveles de voltaje típicos en cada etapa del proceso de transmisión. Además, se ofrecen pistas para identificar visualmente las estaciones de transformación en el campo, incluyendo las estaciones al aire libre y las GIS (Gas Insulated Switchgear). El video es una introducción al tema y promueve la curiosidad para aprender más sobre la ingeniería eléctrica.

Takeaways

• 🌟 Las subestaciones son piezas clave en los sistemas eléctricos que permiten la elevación y reducción de voltaje para la transmisión de energía eléctrica.
• 🔌 La energía eléctrica se genera en las centrales eléctricas a voltaje medio y se eleva a voltaje alto en las subestaciones para minimizar pérdidas y reducir la sección de cable.
• 🔁 El aumento de voltaje reduce la corriente, lo que a su vez reduce las pérdidas de energía en forma de calor debido al efecto de Joule.
• 🏗️ Las subestaciones están diseñadas para conectar líneas de alta y baja tensión, permitiendo así la distribución de energía eléctrica a lo largo de la red de transmisión.
• ⚙️ Un transformador es el elemento principal en una subestación que utiliza campos magnéticos para cambiar el voltaje de la corriente eléctrica.
• 📐 El número de vueltas en el transformador determina si se eleva o reduce el voltaje; más vueltas en el secundario producen un voltaje más alto, y viceversa.
• 🌐 Las redes de transmisión eléctrica funcionan con circuitos trifásicos, lo que significa que los transformadores y otros elementos se replican en tres fases.
• 📍 Existen dos tipos principales de subestaciones: las elevadoras, que aumentan el voltaje, y las reductoras, que lo disminuyen.
• 🏢 Los niveles de voltaje varían a lo largo de la red, desde los niveles de generación de 6 a 21 kilovoltios hasta los niveles de baja tensión para consumo doméstico de 230 a 380 voltios.
• 🏭 Hay diferentes tipos de subestaciones, como las subestaciones al aire libre y las GIS (gas insuladas), que están ubicadas dentro de edificios y utilizan gases como SF6 como aislantes.
• 👀 Para identificar una subestación, se pueden observar estructuras metálicas grandes con elementos como desconectadores, interruptores y controles, que están expuestos en subestaciones al aire libre o en compartimentos aislados en GIS.
• 📚 Este video proporciona una visión introductoria de las subestaciones, sus funciones y cómo se pueden identificar visualmente, con promesa de explorar temas más detallados en futuras publicaciones.

Q & A

¿Qué son las subestaciones y cuál es su importancia en la red de transmisión de energía eléctrica?

Las subestaciones son elementos fundamentales en la red de transmisión de energía eléctrica que permiten aumentar y disminuir la tensión de la corriente eléctrica. Son esenciales para transportar la energía desde las centrales eléctricas hasta nuestras casas, permitiendo así la conexión entre líneas de alta y baja tensión.

¿Cómo funciona un transformador para cambiar la tensión de la corriente eléctrica?

Un transformador utiliza el principio de la inducción electromagnética para cambiar la tensión. Al fluir una corriente a través de un bobina (primaria), se produce un campo magnético que afecta a otra bobina (secundaria). La relación entre el número de vueltas en las bobinas determina si la tensión aumenta o disminuye.

¿Por qué es necesario transportar la energía eléctrica a alta tensión?

Se transporta la energía a alta tensión para minimizar las pérdidas de energía y reducir la sección de cable. A menor tensión, el corriente es mayor, lo que aumenta las pérdidas de energía en forma de calor debido al efecto de Joule.

¿Cómo se identifican visualmente las subestaciones?

Las subestaciones suelen ser estructuras metálicas grandes que se pueden encontrar al aire libre o dentro de edificios. Tienen una serie de elementos como desconectadores, interruptores, bobinas, protecciones y centros de control que se organizan para asegurar un funcionamiento seguro y confiable.

¿Qué es una subestación GIS y cómo se diferencia de una subestación al aire libre?

Una subestación GIS (Gas Insulated Switchgear) está compuesta de interruptores y equipos aislados en compartimentos llenos de gas, generalmente hexafluoruro de azufre, que sirve como aislante. Esto permite una reducción significativa del espacio ocupado en comparación con las subestaciones al aire libre, donde los elementos están expuestos directamente al aire.

¿Cuáles son los niveles de tensión típicos en las diferentes etapas de la red de transmisión de energía eléctrica?

En la etapa de generación, la tensión suele estar entre 6 y 21 kilovolts. Para el transporte a altas distancias, se utiliza una tensión de 110, 220, 380 o 400 kilovolts. Cerca de los puntos de consumo, se baja a una tensión media de 6 a 33 kilovolts, y finalmente, en las estaciones de transformación, se reduce a una baja tensión de 230-380V para el consumo doméstico.

¿Qué es la potencia aparente y cómo se relaciona con la potencia activa y reactiva?

La potencia aparente es la suma de la potencia activa y la potencia reactiva. Se define como la multiplicación entre el voltaje y la intensidad de la corriente eléctrica. Incluye tanto fenómenos eléctricos como magnéticos y es fundamental para entender cómo la energía se transmite a través del sistema.

¿Por qué disminuye el corriente al aumentar el voltaje en una transmisión de energía?

El corriente y el voltaje están inversamente proporcionales en una transmisión de energía a una misma potencia. Al aumentar el voltaje, disminuye el corriente para mantener la misma cantidad de potencia, lo que reduce las pérdidas de energía y el tamaño del cable.

¿Qué son los interruptores y qué función cumplen en una subestación?

Los interruptores son dispositivos eléctricos que se utilizan para conectar o desconectar circuitos de alta tensión. En una subestación, permiten controlar y proteger el flujo de energía, asegurando así la seguridad y la fiabilidad del sistema.

¿Cómo se diseñan las subestaciones para instalaciones marinas, como las farmas eólicas offshore?

El diseño de subestaciones para instalaciones marinas, como las farmas eólicas offshore, debe tener en cuenta factores específicos como las condiciones ambientales, la resistencia a la sal y el agua, así como la necesidad de un mantenimiento y acceso limitados debido a las condiciones del mar.

¿Cuáles son las principales diferencias entre una subestación de elevación y una de reducción?

Una subestación de elevación utiliza transformadores con una bobina secundaria que tiene más vueltas que la primaria, lo que aumenta la tensión. Por otro lado, una subestación de reducción tiene una bobina secundaria con menos vueltas que la primaria, lo que disminuye la tensión.

Outlines

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😀 Introducción a las subestaciones: elementos clave de la red de transmisión eléctrica

Este primer párrafo introduce a los espectadores a la importancia de las subestaciones en la red de transmisión de energía eléctrica. Se menciona que las subestaciones son esenciales para permitir aumentos y disminuciones de voltaje, lo que es necesario para transportar energía desde las centrales eléctricas hasta nuestras casas. El locutor, quien es ingeniero y ha trabajado en la diseño de subestaciones en España y en otros lugares, ofrece una visión profesional sobre el tema. Se destaca la importancia de transportar la energía a alta tensión para minimizar pérdidas y reducir el diámetro de los cables. Además, se menciona el efecto de Joule, que relaciona las pérdidas de energía con la resistencia y el cuadrado de la corriente, y cómo elevar la tensión reduce las pérdidas y el tamaño de los cables.

05:00

🔌 Funcionamiento de las subestaciones y transformadores

En el segundo párrafo se profundiza en cómo varían las subestaciones la tensión utilizando transformadores. Se recuerda el concepto de campo magnético asociado a la corriente eléctrica y cómo una bobina de alambre puede crear un campo magnético más fuerte. Se explica que un campo magnético variable, como el generado por una corriente alterna, induce una diferencia de potencial en cada vuelta de una bobina secundaria. Si se quiere disminuir la tensión, la bobina secundaria tendrá menos vueltas que la primaria, y viceversa para aumentar la tensión. Además, se describe que las redes de transmisión eléctrica funcionan con circuitos trifásicos, lo que significa que el sistema de bobinas primarias y secundarias se replica tres veces. Se mencionan los dos tipos principales de subestaciones: las elevadoras, que aumentan la tensión, y las reductoras, que disminuyen la tensión. Se ofrece una visión general de los niveles de tensión en las diferentes etapas de generación, transporte y distribución de energía.

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🏢 Identificación visual de las subestaciones y sus componentes

El tercer párrafo se enfoca en cómo identificar visualmente las subestaciones. Se describen dos tipos principales: las subestaciones aéreas, donde todos los elementos están expuestos al aire y los conductores no están aislados, y las subestaciones GIS (Gas Insulated Switchgear), que están ubicadas dentro de edificios y tienen todos los componentes dentro de compartimentos aislados y llenos de gas como el hexafluoruro de azufre, que actúa como aislante. Se mencionan los elementos que acompañan al transformador en una subestación, como desconectadores, interruptores de circuito, bobinas de acero, protecciones y centros de control. El locutor invita a los espectadores a comentar sus dudas o preguntas sobre el mundo de las subestaciones y a suscribirse al canal para recibir notificaciones de futuros videos relacionados con la ingeniería eléctrica.

Keywords

💡Subestaciones

Las subestaciones son elementos fundamentales en las redes de transmisión de energía eléctrica, encargadas de realizar aumentos y disminuciones de voltaje para permitir el transporte de energía desde las centrales eléctricas hasta nuestras casas. Son clave para minimizar pérdidas de energía y reducir la sección de los cables, como se menciona en el video: 'Subestaciones, estos son elementos fundamentales, para la red de transmisión de energía eléctrica, que hacen posibles los aumentos y caídas de voltaje'.

💡Voltaje

El voltaje es la presión eléctrica que impulsa la corriente a través de un circuito. En el contexto del video, el voltaje es modificado en las subestaciones para optimizar el transporte de energía a larga distancia y para adaptarse a los niveles de tensión necesarios para el consumo final, como se indica: 'necesario para poder llevar la energía, del centro de energía a tu enchufe'.

💡Transformadores

Los transformadores son dispositivos eléctricos que cambian el voltaje de una corriente alterna a través de la inducción electromagnética. Son esenciales en las subestaciones para aumentar o disminuir el voltaje según sea necesario. En el video se describe cómo funcionan: 'Subestaciones varían el voltaje, utilizando un transformador... si quiero disminuir el voltaje de la corriente, la segunda bobina tendrá menos vueltas que la primera'.

💡Tensión

La tensión, también conocida como voltaje, es la cantidad de energía por unidad de carga que un cuerpo puede adquirir al estar expuesto a un campo eléctrico. En el video, la tensión es un tema central ya que las subestaciones están diseñadas para aumentar o disminuir la tensión para el transporte y distribución eficiente de energía eléctrica: 'substaciones son los lugares que permiten, los aumentos y caídas de voltaje'.

💡Energía Activa

La energía activa, o potencia activa, es la parte de la energía que efectivamente se transforma en trabajo en un circuito. Se relaciona con la eficiencia del transporte de energía, como se discute en el video: 'hablamos sobre la energía activa, energía reactiva y aparente'.

💡Efecto de Joule

El Efecto de Joule describe la pérdida de energía en forma de calor debido a la resistencia en un cable. Es un concepto clave para entender por qué se prefiere un transporte de alta tensión, como se menciona: 'el poder perdido en energía térmica, debido a la conducción de electricidad a través de un cable, era igual a la resistencia veces la corriente al cuadrado'.

💡Corriente Eléctrica

La corriente eléctrica es el flujo de carga electrónica a través de un conductor. En el video, la corriente se relaciona con el voltaje y la pérdida de energía: 'si aumento el voltaje, tendré menos corriente pasando por los cables'.

💡Potencia Aparente

La potencia aparente es la magnitud que representa el producto de la tensión y la corriente en un circuito eléctrico. Se menciona en el video para explicar la relación entre la energía activa y reactiva: 'la unión entre la energía activa y la energía reactiva, es lo que llamamos potencia aparente'.

💡Red de Transmisión

La red de transmisión es la parte del sistema eléctrico que se encarga de transportar la energía generada en las centrales eléctricas a los puntos de consumo. Las subestaciones son una parte crucial de esta red, como se describe: 'las subestaciones son elementos fundamentales, para la red de transmisión de energía eléctrica'.

💡Circuitos de Tres Fases

Los circuitos de tres fases son sistemas eléctricos que utilizan tres fases de corriente alterna, cada una desfasada de las otras en 120 grados. Son comunes en las redes de alta potencia y se discuten en el video en relación con el funcionamiento de las subestaciones: 'los sistemas de transmisión de energía eléctrica funcionan con circuitos de tres fases'.

💡Sistema GIS

GIS se refiere a un sistema de subestación gas insulado, que utiliza gases como el hexafluoruro de azufre como aislante entre los componentes activos. Este tipo de subestación se destaca por su tamaño compacto y su alta fiabilidad, como se menciona en el video: 'otro tipo de subestación es el GIS, gas insulado subestación, que gas es usualmente hexafluoruro de azufre'.

Highlights

Subestaciones son piezas clave en los sistemas eléctricos que permiten aumentos y disminuciones de voltaje.

Subestaciones son fundamentales para la red de transmisión de energía eléctrica.

El aumento de voltaje reduce las pérdidas de energía y permite un transporte más eficiente a larga distancia.

La disminución de voltaje es necesaria para adaptar el nivel de tensión a los niveles normales de consumo.

La energía eléctrica se genera en plantas de energía a voltaje medio y se eleva a voltaje alto para el transporte.

Las subestaciones son los elementos que unen las diferentes partes del rompecabezas de un sistema eléctrico completo.

Las transformadoras son los dispositivos utilizados en las subestaciones para variar el voltaje.

El funcionamiento de las transformadoras se basa en el campo magnético asociado a la corriente eléctrica.

Un aumento en el número de vueltas en el segundo bobinado de una transformadora eleva el voltaje.

Una reducción en el número de vueltas en el segundo bobinado disminuye el voltaje.

Las redes de transmisión de energía eléctrica funcionan con circuitos trifásicos.

Existen dos tipos principales de subestaciones: las de elevación, que aumentan el voltaje, y las de reducción, que disminuyen el voltaje.

Los niveles de voltaje varían a lo largo de la red de transmisión, desde el voltaje generador hasta el voltaje de consumo.

Las subestaciones están compuestas por elementos como desconectadores, interruptores de circuito, bobinas, protecciones y centros de control.

Las subestaciones al aire libre tienen todos los elementos dispuestos en una explanada y utilizan el aire como aislante.

Las subestaciones GIS (Gas Insulated Switchgear) están en compártamentos aislados y utilizan gas como aislante.

Las subestaciones son una parte interesante e importante de la infraestructura eléctrica.

El vídeo proporciona una introducción a los conceptos básicos de las subestaciones y su papel en la red de transmisión de energía.

Transcripts

hello everyone! in this video

I'm going to talk to you about one of the key pieces

of the electrical systems

substations

these are fundamental elements

for the electric power transmission network

that make voltage rises and drops possible

necessary to be able to carry the energy

from the power station to your socket

to find out all about them follow my lead

this is a topic that I was already very excited about

bring them to the channel

because at the end

it is the area in which I develop professionally

as an engineer

since a few years ago

I do the design at detail engineering level.

of substations of the electrical transmission network

both here in Spain

as well as in other parts of the world according to the project

in fact lately I am participating

in the design of an offshore substation

for an offshore wind farm

so without further ado, here we go

so that the electrical energy

to reach our sockets

it needs to be generated in power plants

of different types

and to be transported from them

to our homes

to minimize energy losses

and to reduce the cable cross-section

the transport is made in high voltage

let's stop here for a second

because we already have the tools

to reason this out in more depth

we have previously discussed in the channel

about active power

reactive and apparent

we know that the union between the active power

and reactive power

is what we call apparent power

that total power

that encompasses the electrical phenomena

and magnetic phenomena

apparent power

is defined by the multiplication between the voltage

and the electric current intensity

taking this into account at an equal value of power

if I increase the voltage

I will have less current passing through the wires

because they are inversely proportional magnitudes

and why am I interested in knowing all this?

why would we want to have little current

let's remember an effect

that we have also talked about in the channel

the Yul effect

said that the power lost in thermal energy

because of the conduction of electricity through a cable

was equal to the resistance times the current

squared i.e.

that the lower the resistance

much less power will be lost in the form of heat

and not only that

but also

in this way

the cable cross-section is reduced

if you see a cut cable

well the uh let's say the size of that cut no

and in that way

the weight they have to support is reduced

the structures also

in the end it's all advantages

for all this

we raise the tension

to transport the energy in high voltage

and then we decrease the voltage again

when we are near the cities

to match that level of tension

to normal levels for consumption

and precisely

substations are those places that allow

the voltage rises and falls

are that key part of our network

of electric power transmission

in order to form a complete electrical system

we have in the first instance the power plants

which is where the electricity is generated

normally at medium voltage

a medium voltage line will come out of it

that will take us to the point

where we can connect

to a high voltage line

is this high voltage line

which is going to allow us to cover long distances

to get to the vicinity of the cities

where we will pass again on a medium voltage line

in order to be able to distribute this electrical energy

once we reach each neighborhood

the medium voltage lines

enter the transformer stations

from which the low-voltage cables are already coming out

that will later reach our homes

the substations

are the elements that make it possible to elevate

from medium voltage to high voltage

for transport

or reduce from high voltage to medium voltage

for subsequent distribution

are the elements that allow us to join

the different pieces of the puzzle

but

how do the substations vary the voltage

by using a transformer

let's remember how they work if you remember

from previous videos

we have commented that

all electric current

carries an associated magnetic field

and if I have a wire through which a current is flowing

and I make with that wire a winding

what I'll be doing will also be

create a stronger magnetic field

because we have that wire going around in coils

concentrated in a much smaller space

also

we have seen that when a variable magnetic field

such as that generated by alternating current

passes through a winding

each of the turns of that winding

is going to experience a potential difference

that in a closed circuit

will give rise to an electric current

well having these two concepts

we can understand that

if I feed a winding from a source

or from the mains

that winding

is going to produce a fairly strong magnetic field

when we put another winding in front of it

each of the turns of that new winding

is going to perceive this variable magnetic field

it will produce a potential difference

in each of these loops

and then current will flow to the load

and the key is there

if I want the voltage of the current to decrease

the second winding will have

fewer turns than the first

thus voltage units will be produced

at the rate of the number of turns

and as there will be less the resulting voltage will be less

on the other hand

if I want to increase the tension

it will be enough to set

more turns in the second winding than in the first winding

in the same way

voltage units will be generated

for each of the loops

and as there are a greater number of turns

we will see that the voltage

if we add each one of them will be also bigger

so it's these jalopies

that are going to allow us to raise

or decrease the tension

using the operation we have seen

and as the electric power transmission networks

work with three-phase circuits

let's just see

that this primary and secondary winding system

multiplies to have three

we will have a phase

the second phase and the third phase

physically a transformer looks like this

where we see

on one side the input to the lower voltage winding

and on the other side

the output from the higher voltage winding

and the reason why we see three inputs and three outputs

is precisely the one we have discussed

we are in three-phase networks

so the same thing that happens in a single phase

is copied and pasted so that you end up with three

so with these concepts

we can already understand

that there are two main types of substation

we have on the one hand the elevating substations

which are those that raise the voltage

by means of transformers

whose secondary winding

has more turns than the primary winding

and on the other hand

we have the reducing substations

with transformers

whose secondary winding

has less turns than the primary winding

at the end

are basically composed of the same elements

but put the other way around

i.e. if in a transformer we have

a low voltage part

and a high voltage part

if electricity flows in this direction

we will be going low voltage

to high voltage we will be going up

but if I put it the other way around

we'll be going high voltage

to low voltage

depends on which winding is the inductor winding and which is

the inductor winding

depends at the end

in that sense

in which direction we place the transformer

voltage levels

approximately are usually as follows

in the generation stage

normally

the range is between 6 and 21 kilo volts

the high or very high voltage transport stage

is usually at normalized values of 110

220 380 or 400 kilo volts

once

we reach the vicinity of the consumption points

we went down to medium voltage for distribution

at levels between 6 and 33 kilovolts

and when we arrive at the transformer stations

we definitely decrease to low voltage

for household consumption

at 230 380V but

if we want

really get into the world of substations

we can go into detail and in detail

and in detail my intention with this video

is simply

to have an introductory idea

what substations are

what they are for and

more or less how to identify them visually

if we meet them in the street

further on

little by little we will be seeing all these details

uh in more depth

so

the only thing we have left before we finish this video

is to give you some clues

of how to be able to visually identify

those substations

if you are walking down the street

if you are in the car or on the train

and suddenly you run into

uh one of those big metal structures

that you know what a substation is and that you know

well, basically

what is its function

within the electric power transmission network

usually the substations look like this

we can't say

that they are particularly nice facilities

but let's say that day Grow on you

at the end

sounds a component of the electrical infrastructure

very interesting

and identify each of its components

involves an exercise

perhaps a little more advanced

electricity arrives at the substation

by means of a high voltage line

which may be overhead or subway

and inside there are arranged a whole series of elements

that accompany the transformer

to ensure that it operates safely and securely

are elements such as disconnectors

the circuit breakers

locking coils

chokes protections

control centers

and a very long etc.

and the set of all these elements

gives rise to this network of devices

that we have on the screen

this we are observing is an on-air substation

an outdoor substation

since

all the elements are arranged in an esplanade

and the insulation is in the air directly

all these conductors are bare

and the devices require insulators

so that the current does not jump to ground

or between structures

the insulators are those brown columns

that we see everywhere

another type of substation is the GIS

gas insulateds abstation

gas insulated substation

that gas is usually sulfur exafluoride

which serves as an insulator

between the active elements of the system

to understand it ourselves

in outdoor substations

what we have are bare cables

that really um

are not in connection 01 with each other

because there is a sufficient distance

that allows the air not to ionize

and no electric arcs

if we would need that distance to be smaller

in order to encapsulate it all

let's say inside a building

we need that insulator to no longer be the air

but a material with higher insulating properties

in this case sulfur hexafluoride

all switchgear

that we found in a weatherproof substation

in the case of GIS

is going to be inside isolated compartments

with that gas those compartments

let's say they have eh tubular shape normally

and uh allow

that all the space

occupied by a weathering substation

looks very

very reduced these GIS substations

are usually inside buildings

and the devices

are inside these insulated compartments

in gas

look like what we are seeing on the screen

and here we come to the end of this video

I hope it has helped you to understand better

what are substations

what they are for

what is their role

within the electric power transmission networks

and why not also

when you run into one of them in the countryside

that you may know

what are those things you're looking at

we'll talk again

in great depth on these subjects

what the elements of the substations are for

how they work in a coordinated manner

what substation configurations exist

and even how

we are able to build substations in the sea

in the meantime leave your comment down here

what did you think about this topic

do you have any particular question

what would you like to know

about the world of substations

of course I assure you

that I will come back with more videos on this topic

I don't know how often

because there are many topics to tell

in the world of electricity

but of course there is much more to talk about it

as always for more energy and for more electricity

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