¿Qué son los CIRCUITOS TRIFÁSICOS? ⚡ Sus VENTAJAS en el Transporte de Energía

Hola protones, vamos a hablar de trifásica. En el vídeo anterior conocimos por qué las redes de transporte de energía eléctrica utilizan fundamentalmente la corriente alterna y la alta tensión. En esta ocasión vamos a continuar estudiándolas para saber qué son los circuitos trifásicos y por qué se emplean. Para descubrir esto y mucho más, sígueme la corriente. ¿Te has parado alguna vez a mirar líneas de alta tensión? Si estás en este canal supongo que sí. Habrás notado que suelen tener torres en celosía, más o menos grandes, y de distintas formas geométricas que varían según los niveles de tensión y el número de circuitos que tengan que sostener. Lo que sí es común a todas ellas es que agrupan cables de tres en tres. En esta imagen, por ejemplo, podemos contarlos perfectamente. Este sería el cable 1, este el cable 2 y este el cable 3, y luego están estos dos cables de arriba de los que hablaremos más tarde. Esto se puede ir complicando mucho aparentemente. En esta otra imagen tenemos una línea algo más grande, con más cables, y también se cumple la misma idea. Vamos a contar los cables y veremos que se agrupan de tres en tres, tres por la izquierda y tres por la derecha. Y aunque en esta foto en concreto no se distinga, también por aquí arriba va un cable conectado al cuerno de la torre, que es equivalente a los que dejamos pendientes en la imagen anterior. Estos tres cables son las tres fases por las que se transporta la energía eléctrica. Siempre que tengamos líneas de transporte en corriente continua, éstas serán con circuitos trifásicos. Así, cuando analizamos las imágenes anteriores, podemos ver que la primera incluye un circuito trifásico y la segunda incluye dos circuitos trifásicos independientes, uno por aquí y otro por aquí. Los cables que dejamos pendientes son simplemente cables de puesta a tierra, también llamados cables de guarda. Si nos damos cuenta, ninguna de las fases está tocando el metal de la torre, sino que cuelgan de estos aisladores para que no haya contacto eléctrico. Sin embargo, los cables de guarda sí que están conectados al metal de la torre, y esto es así porque su función no es transportar electricidad, sino proteger a las fases de posibles descargas de rayos u otro tipo de accidentes eléctricos que puedan provocar la puesta en tensión de la torre. El metal de la torre está conectado al suelo, a tierra, por lo que si un rayo cae en la línea irá al cable de guarda y este lo transmitirá a tierra a través del metal de la torre. Recordemos que la tierra está a potencial eléctrico cero. Total, que si nos centramos en los cables por los que sí fluye la electricidad para su transporte, estos siempre van a ir de tres en tres, van a ser tres, seis, nueve, los que sea. Esto es la trifásica. Pero ¿para qué sirve? La trifásica no es más que un sistema con tres conductores que transportan tres señales alternas, una señal cada uno. Al final nosotros podemos tener circuitos monofásicos, bifásicos, trifásicos, tetrafásicos, pentafásicos y así hasta el infinito. Conceptualmente esto se puede extrapolar. Entramos en el mundo de los circuitos polifásicos, aunque bueno, en la práctica evidentemente no vamos a poner chorrocientos cables para un solo circuito. Lo que estamos haciendo con la trifásica es que contemplamos la existencia de tres fases para un mismo circuito por las que se transporta esa electricidad y la electricidad se va a transportar con cierto desfase. El desfase va a ser un retraso en el tiempo en la propagación de la onda. Por la fase 1 sale la onda senoidal, al cabo de un tiempo sale la de la fase 2 y al cabo de un tiempo sale la fase 3. Digamos que son como ondas en el mar, que va una primero, otra después y otra después. Cuando hablamos de corrientes alternas, la corriente sigue una onda senoidal como la que hemos comentado ya muchas veces. Si consideramos un circuito monofásico en corriente alterna, la electricidad se propagará según la forma de onda siguiente. En ella vemos como tenemos una amplitud, que define la magnitud de la corriente o la tensión a la que nos encontramos. En corriente alterna veremos que la onda senoidal se compone de ciclos y semiciclos, diremos que la magnitud irá subiendo en valores positivos hasta llegar a un máximo y luego disminuirá hasta volver a ser cero y continuará disminuyendo hasta llegar a un mínimo o un máximo en valores negativos. Después de este valor volveremos hasta cero, esto es lo que tenemos dibujado en pantalla y es lo que llamamos ciclo. Se compone de un primer semiciclo positivo y de un segundo semiciclo negativo. Esta misma forma de onda se vuelve a repetir una y otra vez a medida que pasa el tiempo. Si esa repetición ocurre 50 veces en un segundo, tenemos lo que llamamos frecuencia de 50 Hz. Y hasta aquí todo correcto, la típica onda alterna de siempre que va por un cable. En un sentido conceptual, esto hace referencia a cómo los electrones que están dentro del cable se van a ver sometidos a un campo electromagnético que a veces va para un lado y a veces para el otro, cambia constantemente de polaridad según estemos en el semiciclo positivo o en el semiciclo negativo de la onda. Ahora bien, cuando hablamos de circuitos trifásicos ocurre exactamente lo mismo en cada una de las fases pero con cierto retraso en el tiempo. La primera vez que se planteó algo así fue en el año 1882 de la mano del ingeniero inglés John Hopkinson. Si has estado atento a los últimos vídeos del canal te darás cuenta de que es el mismo Bien, pues fue Hopkinson el primero en plantear el sistema trifásico para la generación, transporte y distribución de energía eléctrica. Él planteó un conjunto de tres corrientes monofásicas. Cada una de ellas tenía que tener la misma amplitud y la misma frecuencia y estarían desfasadas entre sí una tercera parte del ciclo completo. Una tercera parte porque son tres, tú divides la totalidad del ciclo en tres porque es uno cada fase y tienes tres partes iguales. Esa era la idea a través de este conjunto ¿vale? Cada una de esas corrientes monofásicas es la que se llamaría fase. Volvamos a las gráficas. Si hacemos el paralelismo con unas circunferencias podemos entender que un ciclo completo desde cero hasta el mismo punto implica un giro de 360 grados pasando por 90 grados, 180 grados y 270 grados. De igual manera en esta gráfica podemos entender que el ciclo son 360 grados y que para llegar ahí hemos pasado por un máximo a 90, pasamos por cero a 180 grados y por un mínimo a 270 grados. Recorrer esta gráfica es equivalente a recorrer la circunferencia. Al hablar de sistemas trifásicos lo que estamos haciendo es añadir nuevas fases al circuito. Si la curva que tenemos en pantalla es la que define a la fase 1, luego tendremos otra que será la fase 2 y que va a seguir la misma forma de onda pero desplazada con respecto a la primera. De igual manera ocurrirá con la fase 3. Será una fase exactamente igual con la misma amplitud y la misma frecuencia que estará también desfasada con respecto a las dos anteriores. Y ahora nosotros nos preguntamos, ok, están desfasadas entre sí, lo entiendo, pero ¿cuánto? Pues lo suficiente para equilibrar el ciclo. Es decir, si un ciclo completo son 360 grados y tenemos 3 fases, el desfase entre ellas será 360 entre 3. Esto nos da un valor de 120 grados. Cada fase tendrá un desplazamiento de 120 grados con respecto a la anterior, tal y como vemos en pantalla. ¿Y para qué queremos todo este rollo? Pues porque la trifásica tiene una serie de ventajas que son las que hicieron que se impusiese en su momento y hasta la actualidad. Recordemos que John Hopkinson fue contemporáneo de Thomas Alva Edison. El sistema de corriente continua de Edison necesitaba dos cables para el transporte, siendo uno de ellos el polo negativo y otro de ellos el polo positivo. Con la idea de Hopkinson, empleando alterna en vez de continua, se había dado con una manera de transportar el triple de energía tan solo empleando un cable más que con el sistema de Edison. De esta manera también el transporte de energía eléctrica sería más eficiente, ya que empleando prácticamente la misma infraestructura y añadiendo tan solo un cable estaríamos alimentando a muchísimas más cargas. Así que vemos que un circuito trifásico es capaz de transportar el triple de energía que un circuito alterno monofásico o que un circuito en corriente continua. Además de esto, la ventaja principal de la trifásica viene reflejada en el funcionamiento de los generadores eléctricos. La generación de electricidad en los generadores es óptima cuando se utiliza corriente alterna trifásica y esto es debido a la ubicación de tres bobinas espaciadas a 120 grados, grados mecánicos y eléctricos. Esta es realmente la principal razón de que empleemos circuitos trifásicos, aunque requiere mayor desarrollo para comprenderla al completo. En el próximo vídeo entraremos específicamente a ver esta cuestión en profundidad. Hay también una última ventaja asociada a los circuitos trifásicos, aunque para comprenderla primero tenemos que entender una pequeña puntualización. El hecho de que la energía se transporte en redes trifásicas no significa que todos los consumos sean trifásicos. De hecho, cuando llegamos a la distribución en baja tensión en las ciudades, normalmente se distribuye a cada edificio una fase y un neutro para alimentar cargas monofásicas, no trifásicas. Un ejemplo de carga trifásica pueden ser los grandes motores y es aquí donde tenemos esa última de las ventajas de la trifásica que mencionamos antes. Cuando vemos una onda senoidal monofásica podemos observar que la corriente alterna pasa por un momento de máxima intensidad y también por un momento de intensidad cero. Asociado a esto, la fuerza electromecánica que esa energía produce en un motor también será máxima en un momento dado y cero en otro momento. Si alimentamos un motor con esta forma de onda tendríamos una fuerza cíclica sobre el eje del motor, de manera pulsante, máximo cero, máximo cero, máximo cero. Este efecto produce fatiga en el eje y hace que se reduzca mucho la vida útil de las máquinas, con lo que por esa razón los motores de las industrias son trifásicos, ya que tienen muchísimas horas de uso y sufren grandes esfuerzos. Por otra parte, algunos electrodomésticos de casa, como la lavadora o la nevera, son monofásicos, ya que su uso es mucho menos demandante. Si en lugar de esta onda el motor de una fábrica recibe una señal trifásica, veremos cómo siempre una de las fases estará suministrando fuerza. Nunca se llega a pasar por cero como tal, porque cuando una de las fases está descendiendo la intensidad, ya las otras dos están aumentándola. Esto hace que las fuerzas cíclicas sobre el eje sean menores, con lo que el material experimentará menos fatiga y las máquinas tendrán una vida útil mucho mayor. Así que ya con este vídeo sabemos muchísimo sobre la trifásica. En primer lugar, hemos identificado visualmente los circuitos trifásicos en las líneas de alta tensión. También conocemos un poquito más sobre sus orígenes, de la mano de John Hopkinson. Hemos visto además cómo son las formas de las ondas que definen estos circuitos trifásicos. Y en último lugar, hemos podido comprender las ventajas que aportan mediante su comparación con los circuitos de corriente continua y con los circuitos monofásicos en corriente alterna. Espero de verdad que este vídeo te haya ayudado a comprender mejor qué es eso de la trifásica y por qué se utiliza en las redes de transporte. Muchas veces vemos estos conceptos en la carrera de Ingeniería Eléctrica como simples herramientas para la resolución de circuitos, pero en la parte conceptual y la parte de la utilidad, eso no debería perderse para saber en todo momento dónde estamos y por qué lo utilizamos. De todas formas, si no han quedado todas las cuestiones atadas, es normal, no te preocupes, no es el objetivo con este vídeo. Esto es una introducción a la trifásica y por qué se utiliza, pero este vídeo es parte de una miniserie entera dedicada a los circuitos trifásicos y a qué es lo que los caracteriza, por qué se utilizan, qué es la trifásica, qué es la trifásica equilibrada, qué es la trifásica desequilibrada, etc. Así que tranquilos, todavía nos quedan dos vídeos por delante y continuaremos explorando esto en mayor detalle. Para más energía y para más electricidad, no te olvides de suscribirte aquí abajo y darle a la campanita para que YouTube te avise con los próximos vídeos que publiquemos en el canal. También, si te ha parecido útil este vídeo y te ha gustado, dale un like porque así también la plataforma lo va a recomendar a más gente. Como siempre, volveremos a vernos muy pronto por aquí. Sígueme en la corriente. Continua o alterna, de Tomás o de Tesla, está vivo o está muerto, con o sin cebolla. 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