Proyecci�n del laboratorio de Sistemas de Potencia Projection of the Power Systems laboratory Proje��o do laborat�rio de Sistemas de Pot�ncia

Carlos Alexander Hoppe-Alvarado ^I

carloshoppe@gmail.com

�https://orcid.org/0000-0003-3028-9807

Washington Colon Castillo-Jurado ^II

washington.castillo@utm.edu.ec

�https://orcid.org/0000-0002-7011-1131 ���

Correspondencia: carloshoppe@gmail.com

Ciencias T�cnicas y Aplicadas Art�culo de Investigaci�n

* Recibido: 23 de octubre de 2022 *Aceptado: 12 de noviembre de 2022 * Publicado: 7 de diciembre de 2022

I.            Maestrante del programa de Maestr�a de Investigaci�n en Electricidad con Menci�n en Sistemas El�ctricos, Ecuador.

II.          Universidad T�cnica de Manab�, Portoviejo, Ecuador.

http://polodelconocimiento.com/ojs/index.php/es

Resumen

El presente art�culo se ha desarrollado con el objetivo de demostrar la importancia de un laboratorio de sistemas de potencia, con �nfasis en la distribuci�n de las cargas en alta y baja tensi�n. Para lo cual se empel� un tipo de investigaci�n descriptiva con enfoque cualitativo en virtud de que se brinda una ilustraci�n sobre las caracter�sticas de este tipo de herramientas y su importancia pr�ctica para el fortalecimiento de los conocimientos te�ricos de los estudiantes. Con lo cual se destaca como resultado que entre las m�ltiples experiencias que el estudiante puede realizar con esta herramienta, se puede mencionar el analizar la afectaci�n del radio del conductor a los par�metros de las l�neas, introduciendo valores como por ejemplo la configuraci�n por defecto y variando el radio desde 5mm hasta 16mm, lo que permite observar la disminuci�n de la resistencia (un 89.62%), el descenso de la inductancia (un 16.06%) y el aumento de la capacidad (un 19.96%). Concluyendo que los laboratorios destinados a la experimentaci�n de la electricidad, facilita a los estudiantes comprender los par�metros que dan lugar a los modelos de funcionamiento de las l�neas a�reas, de esta manera a trav�s de su uso, se pueden llevar a cabo experiencias r�pidas y sencillas de simulaci�n de par�metros para evaluar la influencia de las caracter�sticas de la l�nea sobre cada uno de ellos.

Palabras Clave: Laboratorio de sistemas de potencia; alta tensi�n; media tensi�n; baja tensi�n.

Abstract

This article has been developed with the objective of demonstrating the importance of a power systems laboratory, with emphasis on the distribution of high and low voltage loads. For which a type of descriptive research with a qualitative approach was used by virtue of providing an illustration of the characteristics of this type of tools and their practical importance for strengthening the theoretical knowledge of students. With which it stands out as a result that among the multiple experiences that the student can carry out with this tool, it can be mentioned analyzing the affectation of the radius of the conductor to the parameters of the lines, introducing values such as the default configuration and varying the radius from 5mm to 16mm, which allows observing the decrease in resistance (89.62%), the decrease in inductance (16.06%) and the increase in capacity (19.96%). Concluding that the laboratories destined to the experimentation of electricity, facilitates the students to understand the parameters that give rise to the operating models of the

airlines, in this way through their use, quick and simple experiences can be carried out. parameter simulation to evaluate the influence of the characteristics of the line on each one of them.

Keywords: Laboratory of power systems; high voltage; medium voltage; low voltage.

Resumo

Este artigo foi desenvolvido com o objetivo de demonstrar a import�ncia de um laborat�rio de sistemas de pot�ncia, com �nfase na distribui��o de cargas de alta e baixa tens�o. Para o qual foi utilizado um tipo de pesquisa descritiva com abordagem qualitativa em virtude de fornecer uma ilustra��o das caracter�sticas deste tipo de ferramentas e sua import�ncia pr�tica para fortalecer o conhecimento te�rico dos alunos. Com o que se destaca como resultado que entre as m�ltiplas experi�ncias que o aluno pode realizar com esta ferramenta, pode-se citar a an�lise da afeta��o do raio do condutor aos par�metros das linhas, introduzindo valores como o configura��o padr�o e variando o raio de 5mm a 16mm, o que permite observar a diminui��o da resist�ncia (89,62%), a diminui��o da indut�ncia (16,06%) e o aumento da capacidade (19,96%). Concluindo que os laborat�rios destinados � experimenta��o da eletricidade, facilitam aos alunos a compreens�o dos par�metros que d�o origem aos modelos operacionais das companhias a�reas, desta forma atrav�s da sua utiliza��o podem ser realizadas experi�ncias r�pidas e simples. influ�ncia das caracter�sticas da linha em cada um deles.

Palavras-chave: Laborat�rio de sistemas de pot�ncia; alta tens�o; m�dia tens�o; baixa tens�o.

Introducci�n

Seg�n V�squez (2019) el laboratorio visto desde el punto de vista acad�mico se configura como un local que cuenta con instalaciones y materiales especiales, cuyo prop�sito consiste en realizar experimentos para facilitar el estudio en determinados campos de car�cter cient�fico o t�cnico, donde se llevan a la pr�ctica los conocimientos te�ricos que se han adquirido durante el proceso formativo, reproduciendo fen�menos de forma que se puedan controlar determinados aspectos. Estas instalaciones tienen un alto grado de importancia, debido a que propician el desarrollo de habilidades y destrezas en el alumnado, comprobando las teor�as a trav�s de demostraciones tangibles, logrando de esta forma que el estudiante relacione las clases con el mundo real.

El uso de laboratorios en el �mbito acad�mico resulta importante para el desarrollo integral de los estudiantes, debido a que dentro de estas instalaciones de ambiente controlado el alumnado puede enriquecer el aprendizaje mediante la experiencia, poniendo en pr�ctica el m�todo cient�fico de ensayo y error. Por lo tanto, una �ptima estrategia de aprendizaje de las ciencias experimentales consiste en el empleo de pr�cticas de laboratorio para aportar al conocimiento cient�fico (Quezada, 2019).

En el caso de los laboratorios destinados a experimentos el�ctricos, su prop�sito consiste en brindar espacios controlados para el desarrollo de la docencia, investigaci�n y asistencia t�cnica en �reas como sistemas el�ctricos de potencia, protecciones el�ctricas y distribuci�n el�ctrica. Donde se pueden realizar simulaciones din�micas del comportamiento del fluido el�ctrico en tiempo real, lo que permite proyectar adem�s posibles problemas y tener el conocimiento necesario para anticipar su soluci�n, y de esta manera tener una mejor preparaci�n del estudiante para su futuro profesional (Mendoza, 2020).

De acuerdo con Ju�rez (2018) el sistema el�ctrico de potencia se concibe como el conjunto de centrales generadoras, l�neas de transmisi�n y sistemas de distribuci�n que operan como un todo, donde todos los componentes realizan su gesti�n de manera paralela con una frecuencia constante. De esto importante conocer que la generaci�n se realiza en grandes bloques concentrados en plantas de gran capacidad y la distribuci�n en grandes territorios con cargas de diversas magnitudes. Esto �ltimo es lo que se denomina como tensi�n el�ctrica y se diferencia en funci�n del voltaje entre baja, media y alta tensi�n.

Acorde a lo expresado, de acuerdo con Rodr�guez (2021) al hablar de instalaciones el�ctricas, sea esto desde un punto de vista profesional para el campo laboral o acad�micamente para la experimentaci�n, se debe de tener en claro los conceptos de alta, media o baja tensi�n, toda vez que cada una tiene caracter�sticas y aplicaciones diferentes y espec�ficas.

De acuerdo a la informaci�n precedente, este trabajo de investigaci�n se configura sobre la premisa de identificar a trav�s de una revisi�n bibliogr�fica la relevancia de contar con un laboratorio de sistemas de potencia, haciendo �nfasis en los componentes para la distribuci�n en alta y baja tensi�n, con la finalidad de expresar la importancia que manifiesta este tipo de herramientas para mejorar el potencial de la oferta acad�mica.

Dado que los laboratorios se constituyen como una herramienta importante dentro del �mbito educativo, cuyo prop�sito se concentra en fortalecer la formaci�n de los estudiantes a trav�s de la

experimentaci�n, permitiendo que estos puedan reproducir de manera din�mica fen�menos y as� tener un medio tangible de evidenciar lo aprendido en las teor�as recibidas en clase. Resulta relevante, desarrollar una revisi�n de la literatura para demostrar la importancia de un laboratorio de sistemas de potencia, con �nfasis en la distribuci�n de las cargas en alta y baja tensi�n, exponiendo los requerimientos t�cnicos necesarios para su funcionamiento, as� como los beneficios acad�micos que se proporcionar�a a la comunidad educativa.

M�todo

Este trabajo se desarrolla bajo los par�metros del tipo de investigaci�n descriptiva con enfoque cualitativo, en virtud de que se brinda una ilustraci�n sobre la importancia de un laboratorio de sistemas de potencia con �nfasis en los componentes para la distribuci�n de carga en alta y baja tensi�n, as� como tambi�n sobre las caracter�sticas de este tipo de herramientas y su importancia pr�ctica para el fortalecimiento de los conocimientos te�ricos de los estudiantes.

Sistemas de distribuci�n

Un sistema de distribuci�n el�ctrico o planta de distribuci�n como com�nmente es llamado, es toda la parte del sistema el�ctrico de potencia comprendida entre la planta el�ctrica y los apagadores del consumidor (Yebra, 2019). El problema de la distribuci�n es dise�ar, construir, operar y mantener el sistema de distribuci�n que proporcionar� el adecuado servicio el�ctrico al �rea de carga a considerarse, tomando en cuenta la mejor eficiencia en operaci�n (Blasco, 2017).

Seg�n Hern�ndez (2018) no cualquier tipo de sistema de distribuci�n puede ser empleado econ�micamente hablando en todas las �reas por la diferencia en densidad de carga, por ejemplo: no aplica el mismo sistema para una zona industrial que una zona rural debido a la cantidad de carga consumida en cada uno de ellos; tambi�n, se consideran otros factores, como son: la planta de distribuci�n existente, la topograf�a, entre otros.

Para diferentes �reas de carga o incluso para diferentes partes de la misma �rea de carga, el sistema de distribuci�n m�s efectivo podr�a tomar diferentes formas. El sistema de distribuci�n debe proveer servicio con un m�nimo de variaciones de tensi�n y el m�nimo de interrupciones, debe ser flexible para permitir expansiones en peque�os incrementos, as� como para reconocer cambios en las condiciones de carga con un m�nimo de modificaciones y gastos. Esta flexibilidad permite guardar la capacidad del sistema cercana a los requerimientos actuales de carga y por lo tanto

permite que el sistema use de manera m�s efectiva la infraestructura. Adem�s, y sobre todo elimina la necesidad para predecir la localizaci�n y magnitudes de las cargas futuras (Guti�rrez, 2017).

De acuerdo con Fayos (2019) los sistemas pueden ser por cableado subterr�neo, cableado a�reo, cableado abierto de conductores soportado por postes o alguna combinaci�n de estos. Dentro de los tipos de sistemas de distribuci�n m�s com�nmente utilizados se pueden destacar el sistema radial, sistema anillo y el sistema en malla o mallado. Al utilizar un sistema de distribuci�n este estar� expuesto inevitablemente a un buen n�mero de variables tanto t�cnicas como locales y ante todo una variable econ�mica por lo que los sistemas de distribuci�n no tienen una uniformidad, es decir, que un sistema el�ctrico ser� una combinaci�n de sistemas.

Sistema radial

Es aquel que cuenta con una trayectoria entre la fuente y la carga, proporcionando el servicio de energ�a el�ctrica. Un sistema radial es aquel que tiene un simple camino sin regreso sobre el cual pasa la corriente, parte desde una subestaci�n y se distribuye por forma de �rama�. Este tipo de sistema tiene como caracter�stica b�sica, que est� conectado a un s�lo juego de barras (Santacruz, 2018).

Existen diferentes tipos de arreglo sobre este sistema, la elecci�n del arreglo est� sujeta a las condiciones de la zona, demanda, confiabilidad de continuidad en el suministro de energ�a, costo econ�mico y perspectiva a largo plazo. Este tipo de sistema, es el m�s simple y el m�s econ�mico debido a que es el arreglo que utiliza menor cantidad de equipo, no obstante, cabe se�alar que puede ser instalado de forma a�rea y/o subterr�nea (L�pez, 2019).

De acuerdo con Naranjo (2018) los sistemas de distribuci�n radiales a�reos se usan generalmente en las zonas urbanas, suburbanas y en las zonas rurales. Los alimentadores primarios que parten de la subestaci�n de distribuci�n est�n constituidos por l�neas a�reas sobre postes y alimentan los transformadores de distribuci�n, que est�n tambi�n montados sobre postes. En regiones rurales, donde la densidad de carga es baja, se utiliza el sistema radial puro. En regiones urbanas, con mayor densidad de carga se utiliza tambi�n el sistema radial, sin embargo, presenta puntos de interconexi�n los cuales est�n abiertos, en caso de emergencia, se cierra para permitir pasar parte de la carga de un alimentador a otro, para que en caso de falla se pueda seccionar esta y mantener su operaci�n al resto mientras se efect�a la reparaci�n.

La principal raz�n de ser de los sistemas radiales a�reos radica en su dise�o de pocos componentes, y por ende su bajo costo de instalaci�n, aunque puede llegar a tener problemas de continuidad de servicio. Por otra parte, la necesidad de l�neas subterr�neas en un �rea en particular es dictaminada por las condiciones locales. La elecci�n del tipo de sistema depende sobre todo de la clase de servicio que se ofrecer� a los consumidores en relaci�n al costo (Baeza, 2020).

Los sistemas de distribuci�n radiales subterr�neos se usan en zonas urbanas de densidad de carga media y alta donde circulen l�neas el�ctricas con un importante n�mero de circuitos dando as� una mayor confiabilidad que si se cablearan de manera abierta (Mej�a, 2018).

Los sistemas de distribuci�n subterr�neos est�n menos expuestos a fallas que los a�reos, pero cuando se produce una falla es m�s dif�cil localizarla y su reparaci�n lleva m�s tiempo. Por esta raz�n, para evitar interrupciones prolongadas y proporcionar flexibilidad a la operaci�n, en el caso de los sistemas radiales subterr�neos se colocan seccionadores para permitir pasar la carga de un alimentador primario a otro. Tambi�n se instalan seccionadores para poder conectar los circuitos secundarios, para que en caso de falla o de desconexi�n de un transformador, se puedan conectar sus circuitos secundarios a un transformador contiguo (Andrade, 2018).

Seg�n Ochoa (2019) existe la tendencia a realizar la distribuci�n el�ctrica de zonas residenciales suburbanas mediante instalaciones subterr�neas. Generalmente los alimentadores primarios consisten en cables subterr�neos dispuestos formando un anillo, que funciona normalmente abierto, conectados a un alimentador a�reo pr�ximo.

Sistema anillo

Es aquel que cuenta con m�s de una trayectoria entre la fuente o fuentes y la carga para proporcionar el servicio de energ�a el�ctrica. Este sistema comienza en la estaci�n central o subestaci�n y hace un �ciclo� completo por el �rea a abastecer y regresa al punto de donde parti�. Lo cual provoca que el �rea sea abastecida de ambos extremos, permitiendo aislar ciertas secciones en caso de alguna falla. Este sistema es m�s utilizado para abastecer grandes masas de carga, desde peque�as plantas industriales, medianas o grandes construcciones comerciales donde es de gran importancia la continuidad en el servicio (Colmenar & Collado, 2019).

Cualquier variante del sistema en anillo, normalmente provee de dos caminos de alimentaci�n a los transformadores de distribuci�n o subestaciones secundarias. En general, la continuidad del

servicio y la regulaci�n de tensi�n que ofrece este sistema son mejor que la que da el sistema radial. La variaci�n en la calidad del servicio que ofrecen ambos sistemas, depende de las formas particulares en que se comparen (Rosero, 2018).

Regularmente, el sistema anillo tiene un costo inicial mayor y puede tener m�s problemas de crecimiento que el sistema radial, particularmente en las formas utilizadas para abastecer grandes cargas. Esto es principalmente porque dos circuitos deben ponerse en marcha por cada nueva subestaci�n secundaria, para conectarla dentro del anillo. El a�adir nuevas subestaciones en el alimentador del anillo obliga a instalar equipos que se puedan anidar en el mismo (Correa, 2019).

Sistema de red o malla

Una forma de subtransmisi�n en red o en malla provee una mayor confiabilidad en el servicio que las formas de distribuci�n radial o en anillo ya que se le da alimentaci�n al sistema desde dos plantas y le permite a la potencia alimentar de cualquier planta de poder a cualquier subestaci�n de distribuci�n. Este sistema es utilizado donde la energ�a el�ctrica tiene que estar presente sin interrupciones, debido a que una falta de continuidad en un periodo de tiempo prolongado tendr�a grandes consecuencias, por ejemplo, en una fundidora (Asprilla, 2018).

Subestaci�n el�ctrica

Una subestaci�n de acuerdo con Barrero (2019) es un punto que permite cambiar las caracter�sticas de energ�a el�ctrica (tensi�n, corriente, frecuencia, etc�tera) ya sea corriente alterna o corriente directa, con la capacidad de reconfigurar las conexiones de las l�neas de transmisi�n o distribuci�n. Existen varias formas de clasificar una subestaci�n, no obstante, a continuaci�n, se presenta los 4 tipos m�s comunes:

                                                            1.      Subestaci�n de maniobra en una estaci�n de generaci�n: Tiene como objetivo facilitar la conexi�n de la planta generadora hacia la red el�ctrica, transformando la energ�a el�ctrica para su transmisi�n (Laverde, 2018).

                                                            2.      Subestaciones de enlace: Se encuentra dentro de la red de transmisi�n de la energ�a el�ctrica, tiene la funci�n de facilitar el enlace y/o direccionamiento de la misma, normalmente con estas subestaciones finaliza la l�nea de transmisi�n desde la subestaci�n de maniobra (Landatxe, 2019).

                                                            3.      Subestaciones de distribuci�n: Son las m�s comunes dentro del sistema el�ctrico, los cuales se encuentran cerca de los centros de carga, en su caso, una ciudad (Casta�o, 2019).

                                                            4.      Subestaciones industriales: Funciona a partir de una l�nea principal del sistema el�ctrico o acometida que entrega la energ�a el�ctrica para consumo, tiene la caracter�stica de cumplir con los requerimientos t�cnicos del cliente. Su necesidad y existencia radica en brindar las necesidades que requiera la industria. En la mayor�a de las industrias, existe un lazo fuerte entre energ�a el�ctrica y procesos de producci�n, debido al equipo que requiera de la energ�a el�ctrica. Dependiendo de la regi�n o localidad, las industrias est�n apartadas o ubicadas en una cierta zona que tiene caracter�sticas particulares para el tratamiento de las materias, transporte, materia y suministro de la energ�a el�ctrica (Ram�rez, 2018).

La energ�a el�ctrica que es transmitida de alg�n punto del sistema el�ctrico, al llegar a la zona industrial requiere ser transformada acorde a las necesidades del consumidor, esto se lo realiza mediante una subestaci�n que se ajustar� a la carga necesaria y futuras expansiones que para estos casos se refiere a una planta industrial. La construcci�n de una subestaci�n tiene que cumplir con distintos lineamientos y entre los m�s importantes se encuentra su bajo costo econ�mico, simplificaci�n y estandarizaci�n (V�lez, 2019).

Tipolog�as de las instalaciones el�ctricas (alta, media y baja)

De acuerdo con Energy & Commerce (2020) al hablar de instalaciones el�ctricas, es imposible no mencionar sus tres tipolog�as: alta, media y baja tensi�n. Pese a que las tres son importantes, las dos �ltimas resultan imprescindibles en las actividades de la mayor�a de los segmentos. Una duda habitual al tratar el tema de instalaciones el�ctricas es la diferencia entre alta, media y baja tensi�n. Estos conceptos se refieren al tipo de tensi�n de un circuito el�ctrico; tambi�n conocida como voltaje. El cu�l es la diferencia de potencia en la circulaci�n de la electricidad por una l�nea o instalaci�n el�ctrica.

Surja donde surja, la electricidad es siempre la misma. Un electr�n es un electr�n, se haya producido en aerogenerador en lo alto de una monta�a, en una presa en el valle o en una central t�rmica de gas. Para conseguir que ese electr�n llegue de su origen al destino donde se demanda, normalmente a cientos de kil�metros de distancia, hace falta tener en marcha una red de transporte y distribuci�n que se extiende como una telara�a por todo el territorio (BBVA, 2022).

De acuerdo con Senner (2018) los componentes b�sicos de un sistema el�ctrico son las plantas de generaci�n de electricidad, las l�neas de transporte de alta tensi�n, las estaciones transformadoras o subestaciones de distribuci�n, las l�neas de distribuci�n de media y baja tensi�n que llevan la electricidad hasta los hogares, las instalaciones de los consumidores de energ�a el�ctrica; y, los centros de control, tanto los de las empresas generadoras, distribuidoras y comercializadoras, como un centro nacional de coordinaci�n de todo el sistema.

En el movimiento de la electricidad entre todos los puntos mencionados, la tensi�n el�ctrica juega un papel importante. Para empezar, la tensi�n con la que se produce la electricidad es variable. Mientras que en una central nuclear o t�rmica su voltaje es m�s estable, en un parque e�lico esta tensi�n var�a mucho y puede incluso ser diferente entre aerogeneradores. Por eso, el primer paso es igualarlo todo y elevar la tensi�n para el posterior transporte (Lebr�n, 2018).

En todo el mundo, los segmentos de baja y media tensi�n son clave para garantizar, por un lado, el �ptimo funcionamiento de muchas f�bricas y empresas. Por otro lado, contribuyen a asegurar el suministro en comercios y viviendas. Por ello, las tecnolog�as y soluciones para los segmentos de media y baja tensi�n son indispensables en la prevenci�n de fallas (Trasancos, 2019).

La tensi�n el�ctrica o diferencia de potencial es una magnitud f�sica que cuantifica la diferencia de potencial el�ctrico entre dos puntos. Dicho de otra forma, es el voltaje con que la electricidad pasa de un cuerpo a otro, por eso le solemos llamar voltaje y su unidad de medida es el voltio. Si dos puntos (A y B) que tienen diferencia de potencial se unen a trav�s de un conductor, se produce un flujo de electrones. El punto de mayor potencial (A) cede parte de su carga al punto de menor potencial (B) mediante conductor hasta que ambos igualen su potencial el�ctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente el�ctrica (Fern�ndez, 2017).

Las instalaciones de alta tensi�n (AT) son las que superan los 36 kV de voltaje. Normalmente, este tipo de tensi�n se usa para el transporte de electricidad a grandes distancias. Para poder transportar la electricidad a grandes distancias, se necesita elevar la tensi�n para reducir la intensidad que circula por la l�nea y, de tal forma, prevenir las p�rdidas de energ�a por el calentamiento de los cables conductores y por los fen�menos electromagn�ticos. La red de transporte de electricidad es de este tipo (Dufo, 2019).

Cuando la electricidad ha viajado desde el lugar donde se genera (central el�ctrica) hasta el punto donde se consumir�, pasa por una subestaci�n el�ctrica que transforma la electricidad de alta tensi�n en media tensi�n (MT). Las instalaciones de media tensi�n cuentan con un voltaje de entre 1 y 36 kV, aunque el voltaje generalmente m�s utilizado es de 25 kV. Las l�neas de media tensi�n a su vez pueden ser a�reas o subterr�neas y, por razones de seguridad, deben cumplir una serie de requisitos (Trashorras, 2018).

Por ejemplo, en Espa�a las l�neas de media tensi�n se encuentran en la misma categor�a que las l�neas de alta tensi�n, porque no existe una normativa concreta para las instalaciones el�ctricas de media tensi�n. La electricidad de grandes consumidores (tarifas 3.1 o 6.1), como hospitales, aeropuertos o industria, son media tensi�n. Tambi�n se encuentra en la generaci�n y distribuci�n de energ�a el�ctrica (Harper, 2019).

La baja tensi�n seg�n Mujal (2020) es la que usan la mayor�a de los aparatos el�ctricos y resulta menos peligrosa que la alta tensi�n o la media tensi�n; pero con el fin de evitar el riesgo de accidentes, las instalaciones deben estar protegidas por los interruptores y diferenciales que tenemos en la entrada de las casas, para mayor seguridad.

Asimismo, las instalaciones de baja tensi�n siempre est�n obligadas a ser realizadas y manipuladas por profesionales autorizados. Finalmente, la puesta en marcha de una instalaci�n de baja tensi�n requiere un tr�mite de legalizaci�n. La electricidad de peque�os consumidores (tarifas 2.0 o 2.1), como viviendas o alumbrado p�blico, son baja tensi�n (Sobrevila, 2018).

Experimentaci�n de las tipolog�as de instalaciones el�ctricas (alta, media y baja tensi�n) en el laboratorio

De acuerdo con el estudio realizado por Rold�n & P�rez (2017) se establece que el uso de laboratorios mediante los cuales se puede describir las l�neas el�ctricas y sus par�metros o se utilicen modelos de l�neas, permite a los estudiantes visualizar de manera interactiva los par�metros y configuraci�n de las l�neas a�reas simples, logran un mejor entendimiento sobre los efectos de cada entrada. Para esto, el laboratorio virtual �paramlat.m� es una simulaci�n interactiva en Matlabc� de los par�metros unitarios de l�neas a�reas simples de alta tensi�n. El laboratorio virtual calcula los par�metros unitarios (por km de longitud) de una l�nea trif�sica simple de alta tensi�n y representa la geometr�a de la misma.

El dise�o del laboratorio descrito permite al usuario alcanzar diferentes resultados de aprendizaje, entre estos analizar la influencia de la geometr�a en los par�metros unitarios de las l�neas de alta tensi�n; comparar los dos materiales m�s usuales (cobre y aluminio) y los dos niveles de frecuencia (50 Hz y 60 Hz) est�ndar para una configuraci�n concreta; sintetizar configuraciones realistas y

coherentes que proporcionen los valores t�picos de los par�metros obtenidos mediante el laboratorio virtual. Entre las m�ltiples experiencias que el estudiante puede realizar con esta herramienta, se puede mencionar el analizar la afectaci�n del radio del conductor a los par�metros de las l�neas, introduciendo valores como por ejemplo la configuraci�n por defecto y variando el radio desde 5mm hasta 16mm, lo que permite observar la disminuci�n de la resistencia (un 89.62%), el descenso de la inductancia (un 16.06%) y el aumento de la capacidad (un 19.96%). Se concluye entonces que los estudiantes podr�n desarrollar experiencias y an�lisis, reflexionando sobre los distintos fen�menos que pueden tener lugar en las l�neas de alta tensi�n (Rold�n & P�rez, 2017).

A trav�s de la investigaci�n realizada por Rojas & Rojas (2017) se evidencia que los laboratorios de sistemas de potencia, son una herramienta importante para conocer el comportamiento del fluido el�ctrico, bajo diferentes condiciones de trabajo. Es as� que, se desarroll� un experimento para evaluar el desempe�o el�ctrico de aisladores cer�micos y polim�ricos, como parte de la infraestructura de los sistemas de distribuci�n de media tensi�n. Para esto se emple�, como base experimental la exposici�n de dichos componentes a un hongo, donde se logr� demostrar que en los aisladores cer�micos se produce una reducci�n promedio del 14% de la tensi�n y en los aisladores polim�ricos un 10%. Estas pruebas realizadas en laboratorio, ayudan a los profesionales a identificar el tipo de material que se debe utilizar de acuerdo al ambiente donde se encontrar�n los equipos, en este mismo sentido, desde el punto de vista acad�mico, permite a los estudiantes presenciar en un ambiente controlado, los diversos fen�menos que pueden acontecer a la infraestructura de suministro el�ctrico.

Mediante el trabajo desarrollado por D�as et al. (2019) se explica que los laboratorios de sistemas el�ctricos en el campo educativo, permiten a los estudiantes llevar a la pr�ctica los conocimientos te�ricos adquiridos en el aula, por este motivo, para dar una experiencia realista sobre el comportamiento del fluido el�ctrico, es indispensable que los instrumentos de medici�n se encuentren ajustados y calibrados adecuadamente, toda vez que estos permiten realizar las mediciones en corriente continua y baja frecuencia, adem�s los ensayos de potencia proporcionan indicios acerca del funcionamiento del equipamiento el�ctrico de baja, media o alta tensi�n en diferentes condiciones de trabajo, y los ensayos con descargadores, otorgan una amplia gama de ondas de impulsos de corriente (de frente r�pido, atmosf�rico, de maniobra, etc.) para evaluar la

sobretensi�n, lo que resulta importante para preparar a los futuros profesionales en el campo el�ctrico.

Seg�n la investigaci�n elaborada por G�mez (2018) se establece que el uso de los laboratorios de sistemas el�ctricos, tanto en el �mbito profesional como acad�mico permite formular diferentes ambientes para evaluar el comportamiento y desempe�o de los elementos que conforman la cadena de suministro el�ctrico en baja, media y alta tensi�n, adem�s proporciona una estimaci�n del tiempo de vida �til de cada uno de los referidos componentes. En este sentido, las pruebas de descargas parciales, se conciben como una t�cnica mediante la cual se puede potenciar los conocimientos sobre los aspectos constructivos, operativos y de mantenimiento, donde la interpretaci�n de los resultados puede variar seg�n la perspectiva analizada, de este modo se puede inducir a la prevenci�n de eventos que pudieran ocasionar da�os catastr�ficos tanto a los equipos como a los usuarios del servicio el�ctrico.

Por su parte, Llamo & Santos (2021) refieren que los estudiantes de la carrera de ingenier�a el�ctrica, para alcanzar el m�ximo provecho del sistema educativo, emplean el aprendizaje basado en problemas, con lo que pueden vincular la teor�a con la pr�ctica aplicada a la resoluci�n de problemas reales referentes a los elementos estructurales que conforman el equipamiento de baja, media y alta tensi�n, y de esta manera se maximiza el rendimiento acad�mico, en este sentido, el uso de laboratorios de sistemas el�ctricos, permite alcanzar un aumento de los �ndices de calidad en las notas, donde el grado de satisfacci�n por parte de los educandos se denota con un nivel alto en el 90% de estos, raz�n por la que el 100 % de los especialistas tienen una visi�n positiva sobre la metodolog�a utilizada en los laboratorios.

Seg�n el estudio realizado por Vera (2021) se resalta la importancia de los laboratorios de sistemas el�ctricos en el �mbito acad�mico, para el fortalecer los conocimientos de los estudiantes, y proporcionarles una mejor preparaci�n para su futura vida profesional. No obstante, a ra�z de las limitaciones que surgieron por causa de la emergencia sanitaria por covid-19, se imposibilit� la asistencia de los educandos a realizar las pr�cticas presenciales, por tanto para emplazar dicha falencia, se evidenci� la importancia de contar con laboratorios virtuales para realizar pr�cticas remotas, donde los aspectos principales que se pueden abordar consisten en el desarrollo de dise�os de proyectos el�ctricos, con la finalidad de realizar estudios t�cnicos que permitan identificar el comportamiento de los equipamientos bajo determinadas situaciones.

Conclusiones

Los laboratorios en t�rminos acad�micos se constituyen como espacios controlados, donde se cuenta con materiales e instrumentos especiales, que permiten a los estudiantes realizar todo tipo de experimentaciones, con lo cual se les permite tener una aproximaci�n a la realidad pr�ctica con respecto a las teor�as recibidas en las aulas de clase.

La electricidad transportada desde su origen hasta el destino debe de cumplir una serie de par�metros f�sicos, tales como la intensidad, la frecuencia y la tensi�n. En este sentido, la tensi�n se concibe como la diferencia de potencial el�ctrico entre dos puntos, conocida tambi�n como voltaje y se mide en voltios. Por tanto, en funci�n del voltaje se puede hablar de alta, media o baja tensi�n. Ahora bien, alta tensi�n son aquellas superiores a los 36kV, el cual es empleado para transportar la electricidad desde las centrales de generaci�n hasta los centros de consumo; la media tensi�n es aquella comprendida entre 1 y 36 kV y se emplea para transportar la electricidad desde las subestaciones hasta las centrales transformadoras cercanas al centro de consumo; y, la baja tensi�n se emplea para consumir electricidad en los hogares, la cual no es igual en todo el mundo, por ejemplo en Europa es de 230 voltios, mientras que en la mayor parte de Am�rica se usan tensiones entre 100 y 127 voltios.

Los laboratorios destinados a la experimentaci�n de la electricidad, facilita a los estudiantes comprender los par�metros que dan lugar a los modelos de funcionamiento de las l�neas a�reas, de esta manera a trav�s de su uso, se pueden llevar a cabo experiencias r�pidas y sencillas de simulaci�n de par�metros para evaluar la influencia de las caracter�sticas de la l�nea sobre cada uno de ellos, por tanto, est� orientado a la asimilaci�n de todos los contenidos mediante al pr�ctica y reflexi�n

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