Torres de transmisión: columna vertebral de las redes eléctricas

Los has visto miles de veces durante tus viajes por carretera, marchando por las laderas y haciendo guardia en los campos vacíos. Estos gigantes silenciosos de acero que a menudo llamamos torres de alta tensión se encuentran entre las estructuras más visibles, pero también las que más se pasan por alto en nuestro entorno. Pero su trabajo es mucho más grande y más interesante que simplemente mantener un montón de cables.

Imaginemos esas torres de transmisión como las autopistas interestatales de nuestra electricidad. Tienen una tarea principal: mover enormes cantidades de energía a través de distancias realmente lejanas, desde donde se produce la electricidad en las grandes centrales eléctricas hasta redes más pequeñas que la llevan a su casa u oficina. Sin esa columna vertebral con alta capacidad, nuestro mundo moderno no funcionaría.

Es importante porque significa que fueron diseñados a propósito y te hace preguntarte cosas en las que probablemente hayas pensado antes. Los ingenieros tienen un gran problema: ¿cómo hacer que toda esa energía se mueva sin perder la mayor parte en el camino? Y esta respuesta explicará por qué las torres son tan altas, por qué los cables están tan separados y qué están haciendo esas cosas de vidrio que cuelgan de los lados de las torres. Al observar la lógica detrás de ellos, comprenderá el viaje invisible que realiza la electricidad todos los días. Descubriremos los secretos escondidos dentro de las siluetas familiares, por qué tienen formas tan particulares y por qué los pájaros pueden posarse sobre ellas de forma segura. No sólo verá una torre, verá la columna vertebral de nuestro mundo eléctrico.

Los has visto marchar por campos y carreteras, pero ¿sabes para qué sirven las torres de transmisión? Son bastante básicos: simplemente sostienen las líneas eléctricas grandes y super{0}}poderosas con su propio tipo especial de percha. Una torre por sí sola no es un componente eléctrico; todo lo que necesita hacer es ser lo suficientemente fuerte y alto para sostener cables pesados ​​de alto-voltaje en alto y fuera del alcance de personas, árboles y edificios en el suelo. El verdadero héroe invisible de este sistema es el aire. Al elevar las líneas eléctricas a tanta altura, la torre crea un enorme colchón de aire protector entre el cable y el suelo. El aire es un gran aislante natural, lo que significa que evita que la electricidad salte a lugares donde no pertenece. El trabajo de la torre es simplemente mantener ese espacio de aire seguro. Sin esa distancia cuidadosamente administrada, el enorme poder en esas líneas no tendría problemas para encontrar un atajo peligroso hacia la Tierra.

Si la electricidad va a su toma de corriente, ¿por qué no enviarla directamente a ese voltaje bajo y seguro desde la central eléctrica? Piense en ello como si intentara mover agua a una gran distancia. Una manguera de jardín normal con poca presión no funcionaría bien porque se perdería demasiada agua por el camino. Para mover mucha agua de manera eficiente, querrás usar algo con mucha presión, tal vez incluso una tubería. La electricidad también es similar, necesita algún tipo de "presión" para llegar lejos sin perder su fuerza.

Y esa presión eléctrica se llamaVoltaje. Elevar la electricidad a un voltaje muy alto permite a las compañías eléctricas enviar enormes cantidades de energía a lo largo de cientos de millas sin perder mucha energía. Y este es el secreto de la transmisión de electricidad. Si intentaran enviarlo usando el bajo voltaje que usa su casa, entonces casi toda la energía se perdería en forma de calor en el camino, convirtiendo las líneas eléctricas en la tostadora más larga e inútil del mundo. Por eso las torres de transmisión tienen que ser tan altas e imponentes. Debido a que la electricidad en los cables tiene un voltaje tan alto, es demasiado peligroso estar cerca de personas o edificios. La altura de la torre proporciona el colchón de seguridad necesario, manteniendo esa enorme potencia en el aire de forma segura. Y, por supuesto, esa poderosa electricidad tiene que ser "reducida" a un nivel utilizable, lo que nos lleva a la siguiente parte del rompecabezas.

No se puede simplemente abrir o cerrar la "presión" de la electricidad como si fuera un grifo. Esa importante tarea la realiza algo llamado transformador. Piense en un transformador como la caja de cambios de la red eléctrica. Un coche cambia de marcha para controlar la potencia y la velocidad, y un transformador hace lo mismo con la electricidad cambiándola de alto a bajo voltaje para que pueda usarse tanto para viajes largos como cortos.

Inmediatamente después de generarse la electricidad, ésta pasa a algo llamado transformador "evolutivo" en la planta de energía. Esta cosa hace que el voltaje suba mucho, preparándolo para su gran viaje a través del país a través de las líneas eléctricas entre las torres. Es como poner el coche en marcha alta antes de emprender un largo viaje por carretera para que pueda recorrer una gran distancia sin gastar demasiada gasolina. Sin estos transformadores de potencia, no existiría la transmisión de alto voltaje-. Y cuando las líneas eléctricas se acercan a nuestros pueblos, la electricidad va a las subestaciones vecinales. En este caso, los transformadores "reductores-reductores" hacen el trabajo opuesto; reducen el voltaje extremadamente alto a un voltaje mucho más bajo y seguro para empresas y hogares. La subestación de transmisión es el último 'cambio descendente-que hace que la energía sea útil para su vida diaria. Ya se ha controlado la tensión, pasemos a las estructuras que soportan las líneas.

Si bien pueden parecer una maraña de metal, las torres de transmisión son en realidad bastante elegantes. El cuerpo principal es untorre de celosía, que utiliza un patrón entrecruzado de vigas para darle una fuerza y ​​resistencia al viento sorprendentes utilizando la menor cantidad de materiales posible. Es un esqueleto, lo único que hace es ser lo suficientemente alto y fuerte como para sostener las partes pesadas y resistir las inclemencias del tiempo. Es una hazaña de ingeniería de eficiencia, diseñada para ser resistente pero algo liviana.

Del esqueleto sobresalen los largos brazos de la torre llamadoscrucetas. Su trabajo es fácil pero vital: mantener esas fuertes líneas eléctricas alejadas entre sí y también de la torre. El voltaje es tan alto que la electricidad puede "saltar" una distancia sorprendentemente grande en el aire. Las crucetas funcionan como espaciadores, asegurándose de que haya un espacio de aire seguro entre los cables para que la electricidad no salte de un cable a otro, lo que podría crear un cortocircuito grande y peligroso.

Finalmente, los propios cables. En la industria, no se les conoce simplemente como cables, sino queconductores. Por lo general, están hechos de aluminio, que es bueno para conducir la electricidad y también es muy liviano, envuelto alrededor de un núcleo de acero que proporciona resistencia a la línea. Esta combinación funciona bien para recorrer largas distancias sin hundirse demasiado. Pero luego llegamos a la gran pregunta: si todos esos conductores transportan electricidad y la torre está hecha de metal, ¿por qué la electricidad no se dispara directamente hacia el suelo? Y ahí es cuando entra en juego lo más importante que a menudo olvidas.

Son las tiras de discos de vidrio o cerámica que quizás hayas notado colgando de los brazos de la torre. Son aislantes y realizan una de las tareas de seguridad más importantes de toda la red eléctrica. Piense en ellos como el revestimiento de goma del cable de alimentación de su casa, están hechos para detener la electricidad en seco. El conductor de alto voltaje está conectado a la parte inferior de la cadena de aisladores y el extremo superior está conectado a la torre. Y crea una especie de barrera no-eléctrica para que toda esa energía en la línea nunca pueda llegar a la torre de metal y descender al suelo.

Este importante papel es posible gracias al hecho de que materiales como el vidrio y la porcelana conducen mal la electricidad. Para la electricidad que fluye a través del conductor, el aislante es simplemente un callejón sin salida. Frente a este obstáculo, la electricidad no tiene otro camino que seguir su recorrido previsto a lo largo del cable. Sin estos aisladores simples pero efectivos, todas y cada una de las torres de transmisión se convertirían en un peligro masivo y electrificado, provocando un cortocircuito en todo el sistema. Aquí hay algo interesante que puede buscar en su próximo viaje por carretera: la longitud de la cadena aislante le indica cuánta energía tiene la línea. Los voltajes más altos tienen una mayor capacidad de "saltar" a través de un espacio, por lo que necesitan más separación para contenerse de manera segura. Una línea de 765.000 voltios puede necesitar una larga cadena de treinta o más discos, mientras que una línea de 138.000 voltios sólo podría necesitar ocho o diez. Por lo tanto, cuanto más larga sea la cadena de aisladores, más fuerte será la electricidad que retiene.

Cuando observes las torres de transmisión, encontrarás que tienen diferentes formas. Algunas son extensas redes de acero, otras son postes simples y prolijos. Este tipo de diferencia no se trata sólo de apariencia, sino más bien de una selección práctica entre dos tipos principales. El clásico y entrecruzado es untorre de celosía. Su pariente más delgado, que se ve con frecuencia junto a las carreteras, recibe el nombre depilón monopolo. ¿Por qué se ven tan diferentes? Por lo general, se debe a que alguien tuvo que elegir entre gastar más dinero o utilizar más espacio en el terreno.

Las torres de celosía son los caballos de batalla de la industria debido a su increíble resistencia y asequibilidad, hechas de numerosas piezas pequeñas de acero en ángulo. Tienen una estructura similar a una red-que es resistente y duradera, pero tiene una desventaja importante: ocupa una gran cantidad de terreno. Con cuatro patas extendidas, necesitan mucho espacio en el suelo, por lo que normalmente tienen un camino largo y vacío llamado derecho-de-. Esto los hace adecuados para campo abierto con mucho terreno. Por el contrario, el pilón monopolo es la respuesta para espacios reducidos. Es más costoso de construir e instalar, pero ocupa poco espacio. Un poste ocupa mucho menos espacio que una torre de celosía, por lo que es adecuado para áreas suburbanas concurridas o al lado de autopistas donde no hay suficiente espacio para una torre de celosía grande. Elegimos una torre de celosía o un pilón monopolo depende del medio ambiente, y el tipo de torre que utilizamos es sólo una respuesta práctica al espacio disponible.

Esas torres de acero que cruzan el paisaje son las partes más obvias de un enorme sistema eléctrico-conectado. Piense en ellas como las autopistas interestatales de una red nacional de carreteras para la electricidad. Pero así como no puedes llevar un automóvil directamente desde la fábrica hasta tu casa sin usar las carreteras locales, la electricidad tiene que seguir un recorrido similar de varios-pasos para llegar a tu casa.

Comienza en una central eléctrica que produce electricidad. Para emprender su largo viaje, la energía se fortalece (o "intensifica") mediante grandes máquinas llamadas transformadores a un voltaje muy alto. Es similar a aumentar la presión del agua para que un gran volumen pueda fluir a través de una tubería con menos pérdida de energía. Las torres de transmisión transportan esas líneas de alto-voltaje a lo largo de cientos de millas, constituyendo la parte principal de la red.

Y, finalmente, tiene que salirse de la autopista. Y eso es lo que hace una subestación de transmisión: esos grandes lugares-cercados con todos los transformadores y equipos que quizás hayas notado cerca de las ciudades. Aquí, la electricidad de alto-voltaje se "reduce" a un voltaje mucho más bajo y más seguro. Es la conexión crucial entre la red eléctrica de larga-distancia y la red eléctrica de la comunidad local. Desde la subestación, la electricidad de bajo-voltaje pasa a través de líneas eléctricas más pequeñas y familiares que generalmente están colgadas en postes de madera a lo largo de las calles de la ciudad. Estas líneas llevan energía al último transformador cerca de su casa, que reduce el voltaje una vez más antes de que entre a su casa y llegue a su enchufe de pared, esperando ser utilizado. Esta enorme cantidad de energía que se mueve no siempre es completamente silenciosa, por eso a veces es posible que escuches algunos ruidos extraños.

Si ha estado cerca de una gran torre de transmisión antes, es posible que haya escuchado algún tipo de zumbido o crujido. Este sonido no indica ningún peligro, es simplemente un suceso conocido y normal conocido como descarga de corona. Es el sonido de toda esa poderosa electricidad en la línea interactuando con todas esas moléculas de aire a su alrededor. Puede parecer un fallo, pero en realidad se trata de una pequeña fuga de energía esperada que se produce con tensiones muy altas.

Imagínese la enorme "presión" eléctrica en esas líneas. Es tan poderoso que puede hacer que las partículas de aire que se encuentran justo al lado del cable se carguen eléctricamente o se ionicen. Esto es como una pequeña chispa constante, y todos esos pequeños golpes juntos producen el zumbido que escuchas. Es algo similar al crujido de la electricidad estática del pomo de una puerta, excepto que ocurre continuamente a gran escala. También puede notar que el sonido es más fuerte durante el clima húmedo, con niebla o lluvioso. Porque el aire húmedo tiene más gotas de agua y el agua proporciona un camino un poco más fácil para que la electricidad energice el aire cerca del conductor. Esto hace que el efecto corona sea más fuerte, por lo que el zumbido y el crujido son más notorios. Entonces, este fuerte campo eléctrico afecta el aire a medida que lo atraviesa, pero ¿qué sucede si algo más toca el cable?

Es una escena clásica y desconcertante: un pajarito puede posarse en una enorme línea eléctrica de alto voltaje-y ni siquiera tener una sola pluma erizada. Y la respuesta es bastante simple y todo se reduce a un principio básico de la electricidad. La electricidad tiene que ir a algún lugar para que haya un zap, y eso significa tener una ruta completa a seguir: un circuito eléctrico. Debe pasar de un lugar con mucha energía a un lugar con menos energía.

Un pájaro que se posa sobre un cable tendrá su cuerpo y el cable al mismo potencial eléctrico alto. Dado que el pájaro no hace contacto con el suelo ni con otro cable que lleve un voltaje diferente, no hay camino para que la electricidad fluya a través del pájaro. La corriente mira al pájaro como un callejón sin salida y sigue el camino mucho más fácil: el cable metálico altamente conductor. El pájaro está a salvo porque no forma parte de un circuito. Una persona en el suelo, sin embargo, crea una situación peligrosa. Si tocases ese mismo cable, tu cuerpo sería la pieza faltante. La electricidad encontraría inmediatamente una nueva ruta desde la línea de alto-voltaje, a través de usted y hasta el suelo. Tu cuerpo completa el circuito y permite que una enorme y letal cantidad de energía pase a través de él. Por eso es tan importante mantenerse alejado de las líneas eléctricas caídas; no quieres formar parte del camino de la electricidad.

Una de las preguntas más frecuentes que la gente hace sobre las torres de transmisión es si suponen algún peligro para la salud vivir cerca de líneas eléctricas. Lo que les preocupa es el campo electromagnético (CEM), una fuerza de energía invisible creada por todos los dispositivos eléctricos, incluidas las líneas eléctricas.

Para conocer el peligro, es necesario saber que no toda la radiación es igual. Piense en el lanzamiento de una pelota: un lanzamiento suave con una pelota de tenis es inofensivo, pero una pelota de béisbol lanzada a 100 millas por hora puede ser peligrosa. Asimismo, existen dos tipos principales de radiación. La radiación ionizante de alta-energía, como los rayos X-, tiene suficiente energía para causar daño a las células. Pero la energía de las líneas eléctricas es de muy baja frecuencia y, por lo tanto, se incluye en la categoría no-no ionizante, que es también a la que pertenecen los campos electromagnéticos del cableado y los electrodomésticos de su hogar.

Después de muchos años de realizar mucho trabajo científico, los grandes grupos de salud de todo el mundo no han descubierto que estar cerca de campos electromagnéticos de líneas eléctricas pueda enfermar a las personas con enfermedades como el cáncer. Algunos estudios anteriores mostraron una pequeña conexión, pero la mayor parte de lo que sabemos no muestra que dañen a nadie. Además, la potencia de un campo electromagnético se vuelve mucho menor a medida que te alejas de él. El campo es mucho más débil a 50 pies de distancia que justo debajo de la línea, y aún más débil dentro de una casa. Este principio de mantener una distancia segura es una de las razones por las que se ven grandes áreas de terreno abiertas alrededor de las torres de transmisión.

Estas grandes franjas de terreno despejadas que acompañan a las torres de transmisión no son sólo espacios vacíos, tienen un nombre y uso especial. Esta área se conoce como Derecho-De-Paso (ROW). Piense en ello como un camino de seguridad y acceso legalmente protegido que mantiene la empresa de servicios públicos. Es importante para mantener la red eléctrica funcionando bien y la seguridad de las personas, asegurándose de que las casas y otros edificios estén lo suficientemente lejos del peligro.

La tala de árboles cerca de líneas eléctricas previene principalmente situaciones peligrosas. Si un árbol grande crece demasiado cerca, la electricidad podría saltar hasta él, lo que podría provocar un corte de energía o provocar un incendio forestal. Durante una tormenta, la caída de una rama de árbol puede cortar una línea, dejando a miles de personas sin electricidad. Al mantener este corredor libre de plantas-altas, las empresas de servicios públicos evitan que se produzcan esos incidentes predecibles y peligrosos. No se trata sólo de evitar la naturaleza; es una forma vital para que los trabajadores se desplacen. Cuando una torre o línea requiere una inspección o reparación, los trabajadores deben tener un camino despejado para llegar al lugar utilizando camiones grandes y equipo pesado. El derecho-de-vía garantiza que puedas pasar. Todo esto plantea una pregunta lógica: si necesitan tanto espacio en la superficie, ¿por qué no colocamos todas las líneas eléctricas bajo tierra?

La respuesta más simple es el costo. Enterrar líneas de distribución locales y vecinales es común, pero enterrar las enormes líneas de transmisión de alto voltaje-no es tarea fácil. Se necesitan cables especializados, muchas zanjas excavadas y sistemas de refrigeración complicados, por lo que poner esas líneas bajo tierra cuesta entre 5 y 10 veces más que construir grandes torres en el aire para un proyecto que abarca cientos de kilómetros, lo que significa que la diferencia suma miles de millones de dólares y ese costo adicional terminará siendo pagado por las personas que usan electricidad.

Más allá de ese coste inicial, las líneas subterráneas tienen la difícil elección entre ser fiables y fáciles de reparar. Los beneficios son obvios: están a salvo del viento, el hielo y la caída de árboles, y mantienen una hermosa vista. Pero cuando algo sale mal, encontrarlo y solucionarlo es un gran dolor. Un helicóptero suele detectar una avería en una línea aérea en cuestión de horas. Una falla similar en un cable enterrado requeriría días, si no semanas, de excavación y pruebas para encontrarla y repararla, lo que provocaría cortes mucho más prolongados. Pero la tecnología está cambiando ese cálculo. Un nuevo método conocido como transmisión de corriente continua de alto voltaje (HVDC) está haciendo más posibles proyectos subterráneos y submarinos de larga distancia. A diferencia de la corriente alterna (CA) normal utilizada en la mayor parte de la red, las líneas HVDC funcionan mejor para distancias muy largas y pueden colocarse bajo tierra o bajo el agua más fácilmente. Y así es como esos enormes parques eólicos marinos se conectan al continente a través de cables que descansan en el lecho marino, lo que podría significar que algún día más de nuestras redes eléctricas podrían desaparecer de la vista.

Los silenciosos gigantes de acero que has visto toda tu vida ya no son un misterio. La maraña de metal y cables que solía desconcertarte se ha vuelto clara cuando ahora puedes ver el hermoso diseño en funcionamiento: el robusto marco de celosía, las crucetas extensibles que mantienen las líneas separadas y los importantes aisladores de vidrio que salvaguardan el flujo de electricidad.

La próxima vez que salga a dar una vuelta, podrá reconocer las distintas formas de las torres y ver la longitud de las cadenas de aisladores, lo que muestra el nivel de voltaje de la línea. Cada torre es un eslabón visible en un sistema invisible, una parte física del enorme desafío de transportar energía por todo el país. Estos son más que acero: son los caballos de batalla de nuestro mundo moderno. Cada vez que enciendas un interruptor de luz, sentirás un nuevo respeto por el increíble viaje que recorre la electricidad desde una planta de energía lejana, a través de esos cables altos, y directamente a tu mano.