Las utilizamos todos los días al conectar una gran cantidad de equipos, sin pensar en todo lo que involucran. En esta ocasión comentaremos sobre el origen de las redes eléctricas así como la evolución que han tenido en los últimos años.
Existen dos tipos de energía eléctrica: la corriente directa (CD) y la corriente alterna (CA). En la CD la corriente circula siempre en el mismo sentido y el voltaje tiene una polaridad fija, por lo que se representa como una línea recta. Este es el tipo de energía que utilizan todos los aparatos electrónicos y es también el que proporcionan las baterías.
Por otro lado, la CA presenta un voltaje que cambia de polaridad cada medio ciclo siguiendo una forma de onda sinusoidal, y su corriente va alternando su sentido cada medio ciclo. Es el tipo de energía eléctrica que se encuentra en los enchufes de las casas. La gran ventaja de la CA consiste en que puede aumentar o disminuir su valor de una manera sencilla, utilizando un transformador.
LA GUERRA
A finales del siglo XIX tuvo lugar una pugna entre los genios Thomas Edison y Nikola Tesla (apoyado por George Westinghouse) para establecer un sistema de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. A esta lucha se le llamó la “Guerra de las Corrientes Eléctricas”.
Edison proponía un sistema de CD. Sin embargo, este consistía en generar bajo voltaje, por lo que no podía viajar demasiado, debido a las pérdidas en las líneas de transmisión. Las plantas de generación se construían dentro de la ciudad para alimentar un sector de la misma, con los problemas que esto traía.
Si la electricidad tenía que viajar grandes distancias (con las ventajas que representa, ya que las plantas de generación estarían fuera de las ciudades), definitivamente, habría que utilizar un sistema de CA.
Una persona muy importante en el establecimiento del sistema de CA fue el empresario e inventor George Westinghouse. A diferencia de Edison, quien anunciaba cada uno de sus inventos con bombo y platillo, George Westinghouse introdujo su revolución de CA silenciosamente. Adquirió las patentes de un sistema de generación de CA, con lo que, para 1887, contaba con treinta plantas en operación, compitiendo con el sistema de CD de Edison.
Sin embargo, para que su sistema fuera perfecto y lograra implantarlo, necesitaba un motor de CA. En ese tiempo las únicas cargas que se conectaban a la red eléctrica eran focos y motores y, aunque ya se contaba con una bombilla que funcionaba con CA, sin un motor adecuado no tenía caso implantar este sistema.
En 1888 Nikola Tesla presentó su conferencia “A New System of Alternate Current Motors and Transformers” (Un nuevo sistema de motores y transformadores de corriente alterna) en el American Institute of Electrical Engineers, en el que mostró –entre otros desarrollos– su motor de CA. Con esto se anotó un rotundo éxito y se volvió una celebridad entre la comunidad científica y tecnológica.
Su presentación no pudo haber sido en un momento mejor, el motor de CA de Tesla era la pieza que faltaba en el sistema propuesto de Westinghouse, quien lo invitó a trabajar con él. Entre los dos surge una química especial y una idea común de que sería posible revolucionar el mundo con su sistema de generación eléctrica. Al mismo tiempo, Edison continúa sus ataques al sistema de Tesla (llega a pagar a niños para que le lleven gatos y perros para electrocutarlos con altos voltajes de CA).
Todo parece ir bien, pero tiempo después aparece un problema: los banqueros de Westinghouse detectan que el arreglo para el pago de regalías firmado con Tesla resulta demasiado ventajoso para el inventor y en algún momento podría resultar imposible pagarle, a riesgo de quebrar la empresa (Tesla se habría convertido en uno de los hombres más ricos del mundo).
Westinghouse habló con él y le explicó que la única forma de salvar la compañía es que renuncie al pago de sus regalías; Tesla –sin pensarlo demasiado– le contesta que fue él, Westinghouse, la única persona que creyó en su sistema de CA, y si tiene que renunciar a los pagos con el fin de salvar la compañía y electrificar al mundo, lo hará sin ningún problema, por lo que rompe el contrato.
La gran oportunidad de mostrar sus inventos al mundo llegó con la Feria Mundial de Chicago, en 1893, en la cual ganan el contrato para la construcción de una central hidroeléctrica en las cataratas del Niágara. Debido principalmente a este evento, triunfa y se establece definitivamente el sistema de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica de CA, el cual se utiliza hasta nuestros días.
El SISTEMA CLÁSICO
En el sistema típico que ha operado durante más de cien años la energía eléctrica fluye de la siguiente manera: En la planta de generación se mueven unas turbinas gigantescas mediante la caída de agua (hidroeléctrica) o el vapor generado por la quema de carbón o gas (termoeléctrica) y, mediante los principios del electromagnetismo –mover un alambre a través de un campo magnético– se genera un voltaje.
El voltaje que entrega la central se eleva para transmitirlo a grandes distancias, con lo que se disminuye su corriente y, por lo tanto, bajan las pérdidas en las líneas de transmisión. Este alto voltaje llega a unas subestaciones en las ciudades y se baja a un valor de varios miles de volts –muy peligroso y mortal–. Los transformadores que podemos ver en los postes tienen un transformador que baja el voltaje a 127 volts para su uso en las casas y comercios.
Debido a que prácticamente todos los aparatos electrónicos que utilizamos necesitan CD, es necesario convertir la CA mediante una etapa que los equipos tienen a la entrada, o mediante los cargadores de baterías.
REDES INTELIGENTES
Con la aparición de los modernos sistemas de energías renovables para la generación de energía eléctrica, como los fotovoltaicos, eólicos, celdas de combustible –entre otros–, los cuales se pueden interconectar a la red, se han desarrollado las redes inteligentes (smart grids, en inglés), que además constan de modernos sistemas de control y gestión de la energía eléctrica, así como la implementación de protecciones e, incluso, la carga de coches eléctricos.
En los países desarrollados el concepto de redes inteligentes se ha implantado con éxito y continuará siendo el modelo para la gestión de energía eléctrica. En cien años hemos pasado de aquellas primeras plantas propuestas por Edison y Tesla a los modernos sistemas que involucran energías limpias.
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