Alfredo Rifaldi - Norberto I. Sirabonian

Supongamos que se tiene un centro de cargas, y varias cargas que deben ser alimentadas desde este centro. Desde cada carga hasta el centro se debe encontrar un camino a través de un cable.

El cable puede ser exclusivo para cada carga o bien puede pasar por varias cargas sucesivamente.

Ambos sistemas son de diseño intuitivo, característica muy valiosa ya que reduce la cantidad de documentación descriptiva necesaria.

El calculo de la red es simple, el flujo de carga se puede desarrollar suponiendo perdidas nulas, la carga que pasa por una rama cualquiera es suma de todas las cargas comprendidas entre esa rama y las hojas.

Así puede determinarse la corriente en la rama y verificar que el cable seleccionado para la rama soporta esta corriente (desde el punto de vista térmico), otra verificación de interés es determinar la caída de tensión en la rama (para lo cual se deben conocer sus parámetros resistencia y reactancia y la longitud).

Determinadas las caídas de tensión en todas las ramas, la caída de tensión total en cada camino se obtiene sumando las caídas de todas las ramas desde el punto de interés hasta el punto de alimentación.

En modo similar se pueden determinar las perdidas en cada cable, y perfeccionar el flujo de carga teniendo en cuenta también las perdidas.

Todos los esquemas vistos presentan la particularidad de que cuando (se pierde) se produce falla de un cable (de un tramo) sucede la perdida de todas las cargas que incluyen el tramo como camino de alimentación.

Buscando soluciones a esta debilidad (desde el punto de vista de seguridad de alimentación) se plantean redes de mayor complejidad.

Los esquemas radiales se pueden duplicar, radial doble, y cada carga puede seleccionar si se alimenta desde un cable o el otro.

La documentación de estas redes es mas compleja, ahora nada es intuitivo... es necesario que se hagan muchas aclaraciones a fin de poder calcular el funcionamiento de la red en una condición cualquiera.

Frecuentemente en el nivel de distribución el funcionamiento de las redes, aun teniendo estructura mallada es radial, es decir se abren cierta cantidad de ramas a fin de poder alimentar todas las cargas y la red queda radial. En caso de perdida de un cable en servicio se conectan otros cables (que estaban desconectados) a fin de que nuevamente la red con un nuevo esquema radial preste servicio a todos los usuarios, se puede decir que la red mallada funciona como red radial dinámica (que cambia).

El calculo y verificación de esta red se debe repetir para distintas configuraciones, encontrando para cada elemento las condiciones dimensionantes (criticas).

Si se desea mantener las mallas cerradas, debe considerarse que los sistemas de protecciones deberán garantizar el buen funcionamiento separando exclusivamente el tramo que en cada condición se encuentre en falla. Esta es la principal dificultad que aun cuando se plantean sistemas mallados a nivel de distribución se los hace funcionar en modo radial, para facilitar la identificación de los puntos donde ocurren las fallas.

Las redes de alta tensión (transmisión) son las que funcionan en modo mallado, a medida que se baja a tensiones menores el funcionamiento se plantea en modo radial.

La red eléctrica une la fuente de energía con los usuarios, las cargas, en su forma mas simple e intuitiva es una red de tipo arborescente, radial pura, cuya raíz es la fuente y cuyas hojas son los usuarios.

Una red de este tipo tiene una ventaja que frecuentemente no se aprecia lo suficiente, es esencialmente simple, no es necesario documentación para transmitir su forma, la operación es intuitiva, y no hay posibilidad de errores ligados a la estructura de la red.

A veces el usuario no soporta la perdida de servicio, esta puede ser debida a distintas razones, imputables a la red o no.

Cuando se considera que pueden producirse fallas en los dispositivos incluidos en las ramas de la red (aparatos de maniobra, cables, transformadores) si se desea mantener la estructura de la red a cada carga debe llegarse con dos cables, y los correspondientes aparatos de maniobra, surge así el llamado esquema doble radial.

El nodo desde donde nace el esquema doble radial, debe permitir que la mayor seguridad que el esquema brinda sea efectivamente mantenida, el punto desde donde se alimenta la carga, debe tener elevadisima confiabilidad para que efectivamente el doble radial sea aprovechable.

Observemos que el esquema doble radial obliga a instalar mas aparatos, que el simple radial, pueden ser aparatos mas económicos, pero su confiabilidad debe ser elevada en caso contrario se pierde la ventaja.

Por otra parte la carga también tiene su grado de confiabilidad, que quizás sea de orden de magnitud inferior al circuito de alimentación, entonces no vale la pena la complicación del radial doble.

Varias cargas también pueden alimentarse con una única línea que pasa por todas ellas, el tamaño de los conductores puede decrecer a medida que en el camino a la ultima carga estas van quedando atrás. El esquema de una única línea comparado con el radial simple tiene sentido mientras el tamaño de los conductores en la única línea pueda ser mínimo, en caso que así no sea la única línea no presenta ventajas respecto del esquema radial simple, con un cable a cada carga.

Si la única línea termina en una barra que puede ser de alimentación, eventualmente la misma de donde comenzó, aunque mas lógico es otra, el sistema de distribución es en anillo, la línea debe ser dimensionada para transmitir en una u otra dirección.

Generalmente los anillos así concebidos trabajan en forma radial, con un punto de corte que puede ser cualquiera, eventualmente los extremos, lo que explica la sección grande en los extremos, y finalmente en todo el desarrollo del anillo.

Mientras que en el esquema radial los equipos de maniobra están concentrados en la raíz donde arranca el sistema, el anillo obliga a distribuir equipos en todo el desarrollo, esto presenta dificultades de operación y protección.

Los anillos pueden trabajar cerrados, en esta forma se generan mallas, y aumentan las complicaciones de operación y protección, aunque aparecen ventajas de mayor continuidad del servicio.

Las redes de distribución, tanto de baja como de media tensión, de uso publico como internas de fabricas, pueden desarrollarse con esquemas radiales, o anillos que trabajan abiertos.

Las redes de transmisión en cambio, donde la interconexión resulta indispensable para la operación segura y económica se hacen malladas, enfrentando los problemas que surgen de esta estructura compleja.

En algunos casos que pueden juzgarse excepcionales se han desarrollado sistemas de distribución de baja o media tensión mallados (network) o en anillo (banking), debiendo aceptar las complicaciones que ello implica.

En bajas tensiones las potencias manejadas son relativamente bajas, en redes industriales se alimentan directamente los usuarios, los equipos, las redes son frecuentemente radiales, difícilmente se justifican esquemas radiales dobles.

La red de baja tensión de distribución publica en cambio tiene generalmente un largo distribuidor del que se derivan las cargas, los distribuidores a su vez son derivados a lo largo de un alimentador.

En media tensión la red industrial puede ser radial simple cuando soporta una interrupción que puede ser poco probable, cuando no el esquema es radial doble.

A veces el esquema radial doble alimenta mas centros a lo largo de su recorrido, permitiendo cierta economía de equipos de maniobra.

La red publica utiliza esquemas radiales simples mientras las cargas son modestas, cuando el área servida es de mayor importancia el esquema se hace anillado, trabajando en forma radial, solo excepcionalmente se avanza haciéndolo trabajar cerrado, las complicaciones entonces son grandes.

Difícilmente una industria posee un red de alta tensión compleja, esto solo se da en industrias muy grandes (acerías por ejemplo), a lo sumo se observan dos o tres centros de alta tensión desde donde se derivan distribuciones de media tensión o se conectan eventuales generadores, los centros de alta tensión se unen a la red publica en forma radial o formando anillo que trabaja cerrado en ambos extremos.

La red de alta y muy alta tensión tiene siempre estructura de red mallada, de la que se desprenden estructuras arborescentes, radiales, que con el tiempo (al desarrollarse el área) se convierten en nuevas mallas, a su vez al superponerse a una red de alta tensión otra mayor, la de menor tensión reduce su función de transporte a distribución, y entonces frecuentemente pierde su estructura mallada y se hace (nuevamente) radial.