Si alguna vegada has observat els nivells de tensió de les xarxes elèctriques de distribució, probablement t'haurà cridat l'atenció una curiositat i és que molts d'ells són múltiples d'11 kV.
La resposta és menys misteriosa del que sembla. No hi ha cap propietat especial del nombre 11. La seva presència és fruit de l'evolució històrica dels sistemes elèctrics, de la necessitat d'estandarditzar els equips i de criteris d'enginyeria orientats a l'eficiència i a l'economia.
Als inicis de l'electrificació, a finals del segle XIX, les centrals elèctriques subministraven energia a pocs quilòmetres de distància, de manera que les tensions eren relativament baixes. Era habitual trobar xarxes de distribució que funcionaven entre 3 kV i 5 kV, suficients per alimentar les primeres zones urbanes i industrials.
A mesura que el consum elèctric va augmentar i les centrals es van allunyar dels punts de consum, es va fer evident la necessitat d'elevar la tensió per reduir les pèrdues durant el transport. Durant les primeres dècades del segle XX van començar a aparèixer xarxes de 10 kV, 11 kV, 13,2 kV i 15 kV, segons el país i el fabricant dels equips. Poc després es van desenvolupar nivells superiors, com 20 kV, 22 kV, 30 kV, 33 kV i 40 kV, que permetien transportar potències més elevades amb una eficiència molt superior.
Aquest increment progressiu de la tensió responia a una necessitat física molt simple. Per a una mateixa potència transportada,
Si augmenta la tensió, disminueix el corrent, i com que les pèrdues en les línies són proporcionals a (I^2R), el rendiment del transport millora de manera considerable.
Durant aquest procés d'expansió, diversos fabricants europeus, especialment al Regne Unit, van adoptar 11 kV com un nivell estàndard de distribució primària. No va ser una decisió basada en cap propietat matemàtica especial, sinó en una combinació de factors i aquest eren que, les limitacions dels materials aïllants de l'època, la tecnologia dels transformadors, la facilitat de fabricació i la necessitat que els equips fossin compatibles entre diferents companyies elèctriques.
Una vegada consolidat aquest estàndard, resultava natural obtenir nous nivells simplement duplicant o triplicant la tensió base. Així van popularitzar-se les xarxes de 22 kV, 33 kV, 66 kV i 132 kV, que permetien reutilitzar criteris de disseny similars tant en transformadors com en aparellatge i aïllaments.
Els transformadors, autèntic cor de qualsevol sistema elèctric, també es beneficiaven enormement d'aquesta estandardització. Treballar amb una família reduïda de tensions simplificava les relacions de transformació, reduïa el nombre de models necessaris, abaratia la fabricació, facilitava el manteniment i assegurava una millor disponibilitat de recanvis.
De vegades s'afirma que l'11 kV deriva del factor de forma de l'ona sinusoïdal, aproximadament 1,11, corresponent a la relació entre el valor eficaç i el valor mitjà rectificat d'una tensió alterna. Tot i que aquest factor és real i molt important en electrotècnia, no existeixen evidències històriques que relacionin l'origen dels 11 kV amb aquesta magnitud. Es tracta simplement d'una coincidència numèrica que ha alimentat un mite força estès.
També és habitual sentir que aquests nivells de tensió es van escollir per compensar una caiguda aproximada del 10 % durant el transport de l'energia. En realitat, aquesta explicació tampoc és correcta. Les caigudes de tensió es controlen mitjançant transformadors amb regulació sota càrrega, compensació de potència reactiva i una correcta planificació de la xarxa. El valor nominal de la tensió respon a criteris globals de disseny, no a la caiguda prevista en una línia determinada.
A partir de mitjan segle XX, amb la interconnexió de grans xarxes nacionals, es van introduir nivells de transport molt més elevats, com 110 kV, 132 kV, 220 kV, 275 kV, 380 kV, 400 kV, 500 kV i 765 kV. En aquests casos, la seqüència basada en múltiples d'11 kV ja deixa de ser predominant i els criteris de selecció responen principalment a la coordinació internacional, les característiques dels aïllaments i l'optimització econòmica del transport d'energia.
Malgrat aquesta evolució, els tradicionals 11 kV, 22 kV, 33 kV i 66 kV continuen presents en nombroses xarxes de distribució arreu del món. No perquè el nombre 11 tingui cap propietat especial, sinó perquè les infraestructures elèctriques evolucionen lentament i les solucions que han demostrat la seva eficàcia acostumen a mantenir-se durant moltes dècades.
L'enginyeria rarament comença de zero. Cada nova generació de xarxes es construeix sobre les anteriors, aprofitant allò que encara funciona. Potser és per això que, més d'un segle després de la seva implantació, aquell aparentment modest 11 kV continua deixant una empremta discreta però persistent en milers de quilòmetres de línies elèctriques que, cada dia, transporten l'energia que fa funcionar la nostra societat.
Ramon Gallart.
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada