Producción y Seguridad de la Energía Eléctrica

Producción de la Energía Eléctrica

Generadores

La energía eléctrica se produce en aparatos llamados generadores. Estos constan de:

• Una espira que gira impulsada por algún medio externo.
• Un campo magnético uniforme, creado por un imán, dentro del cual gira la espira.

A medida que la espira gira, el flujo magnético a través de ella cambia con el tiempo, induciendo una fuerza electromotriz (FEM). Si existe un circuito externo, circulará una corriente eléctrica.

Para que el generador funcione, se necesita una fuente externa que haga girar la bobina con la frecuencia deseada.

Central Eléctrica

Una central eléctrica es una instalación capaz de convertir la energía mecánica, obtenida mediante otras fuentes de energía primaria, en energía eléctrica. La energía mecánica procede de la transformación de la energía potencial del agua almacenada en un embalse, suministrada al agua mediante la combustión del carbón o a través de la fisión del uranio. Se emplean generadores que constan de dos piezas fundamentales:

El Estator

Es una armadura metálica que permanece en reposo, cubierta por hilos de cobre que forman diversos circuitos.

El Rotor

Está formado por un eje y unos circuitos que se transforman en electroimanes cuando se les aplica corriente.

Cuando el rotor gira a gran velocidad, debido a la energía mecánica aplicada en las turbinas, se produce una corriente en los hilos de cobre del interior del estator. Esto proporciona al generador una fuerza electromotriz capaz de producir energía eléctrica para cualquier sistema conectado a él.

La turbina es la encargada de mover el rotor del generador y producir la corriente eléctrica. La turbina es accionada por la energía mecánica del vapor de agua a presión o por un chorro de agua.

Tipos de Centrales Eléctricas

Centrales Hidroeléctricas

En estas centrales, la energía potencial del agua almacenada en un embalse se transforma en energía cinética para mover el rotor de un generador, transformándose en energía eléctrica.

Centrales Térmicas

En estas centrales, la energía mecánica que se necesita para mover el rotor del generador, y por tanto para obtener la energía eléctrica, se obtiene a partir del vapor al hervir el agua en una caldera. El vapor generado a alta presión llega a las turbinas, y su expansión mueve los álabes de las mismas.

Las centrales termoeléctricas clásicas utilizan carbón o gas natural para la transformación del agua en vapor.

Centrales Nucleares

Son centrales térmicas en las que la caldera es un reactor nuclear. La energía térmica se origina por las reacciones de fisión nuclear en el combustible nuclear, formado por un compuesto de uranio. La fisión nuclear es un proceso por el cual los núcleos de elementos pesados se fisionan en dos fragmentos por el impacto de una partícula (neutrón), liberando una gran cantidad de energía. Con esta energía se obtiene, en la central nuclear, vapor de agua.

Centrales Solares

Aprovechan la radiación solar para producir energía eléctrica. Este proceso puede realizarse mediante dos vías:

1. Fotovoltaica: Las radiaciones solares inciden sobre la superficie de un cristal semiconductor llamado célula solar, produciendo directamente corriente eléctrica. Su empleo es básicamente para iluminación y aplicaciones domésticas.
2. Fototérmica: En las centrales solares que emplean el proceso fototérmico, el calor de la radiación solar calienta un fluido y produce vapor que se dirige hacia la turbina, produciendo energía eléctrica. La concentración de la radiación solar se efectúa en dispositivos llamados heliostatos, que actúan automáticamente para seguir la orientación del sol con respecto a la Tierra.

Centrales Eólicas

Son instalaciones en donde la energía cinética del viento se transforma en energía mecánica de rotación. Se instala una torre en cuya parte superior existe un rotor con múltiples palas orientadas en dirección al viento. Las hélices giran alrededor de un eje horizontal que actúa sobre un generador de electricidad, llamado aerogenerador.

Centrales Geotérmicas

Aprovechan la energía geotérmica para producir electricidad. La caldera ha sido reemplazada por el reservorio geotérmico, en el que la energía es suministrada por el calor de la Tierra en lugar del petróleo u otro combustible.

Centrales Mareomotrices

Están asociadas a las mareas provocadas por la atracción gravitatoria del Sol y, principalmente, de la Luna. Consisten en encauzar el agua de la marea en una cuenca y accionar las turbinas de una central eléctrica. Cuando las aguas se retiran, también generan electricidad, usando un generador de turbinas.

Fenómenos Fisiológicos de la Electricidad

La electricidad provoca incendios, mata animales y personas, ya que son fuerzas naturales impredecibles y muy difíciles de controlar. Los rayos causan incendios forestales, también dañan transformadores y equipos eléctricos.

Leyes Físicas

Ley de Ohm

Establece que en una resistencia al paso de la corriente eléctrica, sometida a una diferencia de potencial, la intensidad de la corriente es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional al valor de la resistencia. V = R · I

Ley de Watt

Establece que la potencia eléctrica es el trabajo producido por una resistencia debido a la circulación de una corriente eléctrica, y es directamente proporcional a la tensión y a la intensidad de la corriente. P = V · I

Ley de Joule

Establece que cuando una corriente circula a través de una resistencia, esta se calienta y disipa una energía que es directamente proporcional a la potencia eléctrica y al tiempo que permanece la circulación de la corriente. Q = R · I² · T · 0,24 calorías

Campos Eléctricos y Magnéticos

Los campos eléctricos son producidos por el voltaje, y cuanto más elevado sea el voltaje, más fuerte será el campo. La fuerza del campo eléctrico se mide en voltios por metro (V/m). Los campos magnéticos se originan por el flujo de corriente eléctrica, y su fuerza aumenta a medida que aumenta la corriente. Se miden en Gauss (G) o Tesla (T). Una T equivale a 10.000 G. Se pueden proteger con materiales conductores de electricidad y otros materiales como árboles y materiales de construcción.

Medidas Recomendadas para el Control de las Exposiciones a CEM

Las medidas recomendadas para el control de las exposiciones a campos electromagnéticos (CEM) incluyen:

• Evaluar la posible exposición del público en general.
• Estudiar la posibilidad de ubicar las nuevas instalaciones de forma que se minimice o se evite la exposición del público en general. Evitar la instalación en propiedades residenciales y otros lugares destinados a elevadas tasas de ocupación humana.

Cuando se confirme que los niveles de CEM superan los límites de exposición recomendados, se estudiará la posibilidad de aplicar técnicas de ingeniería que reduzcan los CEM creados por tendidos, subestaciones o transformadores eléctricos, incluyendo:

1. Proteger con aleaciones específicas de metal.
2. Enterrar los cables de transmisión.
3. Incrementar la altura de las torres de transmisión.
4. Modificar el tamaño, espaciado y configuración de los conductores eléctricos.

Líneas Eléctricas Vivas

Las medidas de prevención y control asociadas a las líneas incluyen:

1. Disponer que la instalación, mantenimiento o reparación sean realizadas únicamente por obreros capacitados y calificados.
2. Desactivar y conectar a tierra las líneas vivas de distribución de energía eléctrica antes de realizar trabajos en las líneas o en sus proximidades.
3. Asegurarse de que todo trabajo relacionado con cables vivos sea llevado a cabo por obreros capacitados y cumpliendo las normas de seguridad y aislamiento. Los obreros que realicen tareas de transmisión o distribución deben estar en condición de:
4. Diferenciar entre los elementos vivos y los otros elementos del sistema eléctrico.
5. Determinar el voltaje de los elementos vivos.
6. Entender las distancias mínimas de aproximación estipuladas.
7. Garantizar el uso adecuado de equipos y procedimientos de seguridad especiales cuando estén expuestos a sistemas eléctricos.

Los obreros no deben aproximarse a un elemento expuesto y electrizado a menos que:

1. Empleen guantes u otros aislantes dieléctricos.
2. El elemento electrizado esté debidamente aislado del obrero y de cualquier otro objeto conductor.
3. El obrero esté debidamente aislado y protegido de cualquier otro objeto.

Trabajo en Altura en Postes y Estructuras

1. Comprobar la integridad de las estructuras antes de llevar a cabo los trabajos.
2. Implementar un programa de protección contra caídas que incluya capacitación en técnicas de subida, uso de medidas de protección contra caídas, inspección, mantenimiento y reemplazo de los equipos de protección contra caída, y rescate de trabajadores que quedan suspendidos en el aire.
3. Instalar componentes que faciliten el uso de protección contra caídas.
4. Los conectores deben ser compatibles con los componentes de la torre a los que van enganchados.
5. Los equipos de elevación se revisarán y mantendrán adecuadamente, y se capacitará a los operadores.
6. Los cinturones de seguridad deben ser de nailon de dos cabos de 16 mm. Los obreros deberán usar dos correas de seguridad de respaldo.
7. Se utilizará una bolsa de herramientas aprobada para elevar o bajar herramientas y materiales hasta los trabajadores en las estructuras.

Instalaciones Eléctricas: Niveles de Tensión (Art. 74)

• Muy baja tensión (MBTS): hasta 24 voltios.
• Baja tensión (BT): tensión hasta 1000 voltios.
• Media tensión (MT): por encima de 1000 voltios y hasta 33000 voltios.
• Alta tensión (AT): corresponde a tensiones por encima de 33000 voltios.

Distancias de Seguridad

Recomendaciones para una Instalación Eléctrica Segura

1. Un buen diseño.
2. El uso de mano de obra calificada y certificada al momento de hacer la instalación.
3. Uso de materiales adecuados y de calidad garantizada.

Con el paso del tiempo, se puede presentar en una instalación eléctrica:

1. El deterioro de los elementos que la conforman.
2. El envejecimiento natural de los elementos que la conforman.
3. El incremento de carga eléctrica de la instalación.

Acometida

Es el medio por el cual se suministra la energía eléctrica que llega al tablero general interior de la instalación.

Medidor

Sirve para contabilizar la energía eléctrica que se está consumiendo dentro de la instalación. Continúa su camino llegando al tablero general de la instalación.

Tablero General

Administra adecuadamente la energía al interior del predio y, además, es el lugar donde se concentran los sistemas de protección que brindan seguridad al usuario.

Los interruptores de protección permiten que, en caso de que se presente un riesgo eléctrico para la instalación, se suprima automáticamente el suministro de energía eléctrica.

Los interruptores termomagnéticos actúan en el caso de una sobrecorriente, que puede ocurrir por una sobrecarga o por un cortocircuito.

Los interruptores diferenciales actúan abriendo el circuito al presentarse una fuga a tierra en algún circuito interior. Esta fuga se debe a un aislamiento deteriorado y puede producirse a través de alguna persona, generándole un riesgo de muerte por electrocución.

El tablero general consta de 3 circuitos:

1. Circuito de iluminación: dirigido a todas las luminarias de la instalación.
2. Circuito de tomacorrientes: va a todos los enchufes de la instalación.
3. Circuito de cargas de fuerza: va a todas las cargas que consumen altos valores de corriente.

Puesta a Tierra

El cable de conexión a tierra puede ser desnudo o, usualmente, con aislante de color verde o amarillo. Es una varilla donde va conectado el cable hasta el borne de conexión a tierra que se encuentra en el tablero, y desde ahí se distribuye a todos los tomacorrientes y las cargas de la instalación.

Riesgos Químicos en la Industria Agrícola Ganadera

Las operaciones industriales que incluyen el manejo, almacenamiento y procesamiento de sustancias potencialmente peligrosas, como químicos reactivos y desechos peligrosos, pueden ser causadas por las industrias, el comercio o las viviendas. Ocurren por el uso inadecuado de combustible, fallas de instalaciones eléctricas, etc.

Es necesario manejar los siguientes riesgos para reducir el impacto:

• Las condiciones que pueden llevar potencialmente a accidentes que involucran derrames importantes (válvulas, recipientes, bombas, tanques).
• Las condiciones de salud y bienestar ocupacional y de seguridad en el trabajo.

Clasificación de Materiales y Desechos

• Inflamables: Representan un peligro de incendio bajo las condiciones industriales normales (metales triturados).
• Corrosivos: Sustancias capaces de corroer los materiales normales (ácidos, anhídridos).
• Reactivos: Materiales que requieren un especial almacenamiento y manejo porque tienden a reaccionar con ácidos y sus vapores (cianuros).
• Tóxicos: Son sustancias que, al ser manejadas incorrectamente, liberan cantidades de material tóxico provocando daño a la salud por inhalación, ingestión, contacto con la piel o al medio ambiente.
• Biológicos: Materiales que, al ser manipulados inadecuadamente, liberan cantidades de microorganismos como hongos, bacterias, polen, caspa, etc., que provocan alergias a las personas.

Riesgos Generales

Hay riesgos generales que incluyen las siguientes categorías:

• Eléctricos: Por conductores cargados y mal uso de herramientas.
• Estructurales: Caerse o forzarse en el trabajo.
• Mecánicos: Choques de equipos frontales o laterales, roturas de poleas o cables.
• Temperatura: Fatiga térmica por el cambio de temperatura, ya sea en altas o bajas temperaturas.
• Ruido: Fatiga y daños físicos en el oído, niveles de ruido que excedan las normas recomendadas.
• Radiación: Quemaduras o heridas internas por exceso de radiación ionizante.
• Deficiencia de oxígeno: Desplazamiento del oxígeno por otro gas o consumo en una reacción química.

Análisis o Evaluación de Riesgos

Un escape de sustancia tóxica, muy reactiva, explosiva o inflamable requiere una evaluación de riesgos. La evaluación de los riesgos debe ser parte integrante de la preparación del proyecto y la evaluación del impacto ambiental. Los objetivos de la evaluación de los riesgos mayores son los siguientes:

1. Identificar la naturaleza y magnitud del uso de las sustancias peligrosas.
2. Especificar las medidas tomadas para la operación segura de la instalación, el control y los procedimientos de emergencia.
3. Demostrar que el constructor haya apreciado el potencial de riesgo mayor y haya considerado controles adecuados.
4. Identificar el tipo, probabilidad relativa y consecuencias de los accidentes mayores.

Los proyectos agrícolas y de control de plagas se relacionan con la contaminación atmosférica y acuática, la eliminación de los desperdicios sólidos y los cambios en el uso de la tierra.

Emisiones Atmosféricas

Las emisiones atmosféricas incluyen:

• Material pulverizado.
• Dióxido de azufre.
• Óxido nitroso.
• Hidrocarburos y otros compuestos químicos.

Efectos Ambientales de la Intensificación Agrícola

• Mayor erosión de los suelos.
• Contaminación del agua superficial y freática por los insumos agrícolas (pesticidas).
• Cambios en las características físicas y químicas del suelo.
• Impactos sobre la fauna y la vegetación.

Impactos Sociales

• Restricción de acceso a los recursos acuáticos.
• Desplazamiento de la población.
• Trastornos sociales.

“5 Reglas de Oro” del Mantenimiento Eléctrico

• Desconectar: corte visible o efectivo.
• Enclavamiento, bloqueo y señalización.
• Comprobación de ausencia de tensión.
• Puesta a tierra y en cortocircuito.
• Señalización de la zona de trabajo.

La resistencia es una de las cuatro capacidades físicas básicas, particularmente aquella que nos permite llevar a cabo una actividad o esfuerzo durante el mayor tiempo posible.

La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del mismo. Al caudal de corriente (cantidad de carga por unidad de tiempo) se lo denomina intensidad de corriente eléctrica.