1.0  BREVE HISTORIA DE LOS SISTEMAS DE POTENCIA

            A continuación se presenta un breve resumen de los acontecimientos internacionales  y nacionales con los cuales  fue posible el desarrollo de la transmisión de energía  eléctrica

 1.0.1 La Corriente Continua

            Hasta finales del siglo XVIII, el hombre sólo conoció la electricidad estática. En marzo de 1800, Alessandro Volta presentó su pila voltaica, la cual fue durante dos tercios del siglo XIX la única fuente de corriente eléctrica. Las baterías derivadas de la pila voltaica alimentaron la primera industria eléctrica: la telegrafía, surgida a mediados del siglo XIX, e hicieron posibles los primeros pasos en electroquímica.

            Las baterías eléctricas eran complicadas, costosas y de exigente mantenimiento. Los postulados de Faraday, en 1831, condujeron, durante la década 1870 - 80, a la puesta en marcha en Europa, de la construcción una máquina de dimensiones practicas, capaz de operar por extensos períodos sin sobrecalentamientos peligrosos y de producir corriente esencialmente continua; era el dínamo.

            El dínamo fue utilizado en alimentación de lámparas de arco para alumbrado, reemplazó a las baterías en procesos de electroplateado y fue utilizada en barcos.

            En Venezuela, el químico Vicente Marcano, en el año 1873 realiza una demostración pública de aparatos de arco para el alumbrado urbano. La energía para tales fines provenía de un dínamo impulsado por una unidad de vapor. Un año más tarde, el doctor Adolfo Ernest realiza un experimento similar. Luego, para el año 1883, se iluminan algunos lugares públicos de Caracas con motivo de la conmemoración del centenario del natalicio del Libertador.

 

            Para el año de 1888, es inaugurado el alumbrado público de la ciudad de Valencia. Maracaibo, por su parte inicia más tarde en ese mismo año un servicio similar.

Figura 1.1 Vicente Marcano

1.0.2 La Corriente Alterna y La Batalla De Las Corrientes

            El primer sistema experimental de corriente alterna en Norte América fue operado en 1886, el cual consistía de un alternador monofásico de 500 V., 12 A., transformadores elevadores, línea de transmisión de aprox. 1400 m., transformadores reductores y cargas de iluminación. Esto fue gracias a  Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs quienes en 1884 crearon el transformador haciendo posible la elevación eficiente y económica de la tensión.

            En 1887 Nicola Tesla  logra construir el motor de inducción de corriente alterna y trabaja en los laboratorios Westinghouse, donde concibe el sistema polifásico para trasladar la electricidad a largas distancias.

            Durante los años iniciales de distribución de electricidad, la corriente continua de Edison era el estándar para los Estados Unidos y Edison no estaba dispuesto a perder todos sus derechos de autor evidentes. La corriente continua trabajó para utilizar las lámparas incandescentes que eran la carga principal del día, así como para motores. De su trabajo con campos rotatorios magnéticos, Tesla inventó un sistema para la generación, la transmisión, y el empleo de corriente alterna. Él acordo con George Westinghouse para comercializar este sistema.  Edison era un experimentador de fuerza bruta, pero no era ningún matemático. La corriente alterna realmente no puede ser entendida o explotada sin una orientación de física y matemática, que Tesla  tenía,  Él  había trabajado para Edison, pero no fue valorado  por ejemplo, cuando la idea de transmisión de corriente alterna fue relacionada con Edison, él declaró, " las ideas de Tesla son espléndidas, pero ellas son completamente poco prácticas. " . Sentimientos malos fueron exacerbados porque Tesla había sido engañado por Edison con una promesa de compensación por su trabajo

            La primera transmisión a distancia de la corriente alterna trifásica fue la transmisión de la energía eléctrica de una central hidroeléctrica de 200 kW. en Alemania, en 1891, a una distancia de 170 km. La tensión del generador se elevaba de 95 a 15000 V., tensión de transmisión y luego se reducía hasta 113 V. y se aplicaba a un motor asincrónico trifásico de 75 Kw que accionaba a una unidad de bombeo.

            Mientras tanto, la transmisión de energía a distancia en corriente continua presentó serios inconvenientes, pues para elevar la tensión a los niveles necesarios para la transmisión, se precisaba conectar en serie varios generadores de alta tensión, limitada a unos 7000 V. ( en algunos casos hasta 20 generadores en serie), y en la estación receptora varios motores de corriente continua. Ejemplo de esto fue una transmisión de 4650 kW. a 57.6 kV. en corriente continua que se realizó en Francia sobre una distancia de 180 Km, la ventaja económica y técnica que tiene la transmisión de corriente alterna sobre la continua conllevo a que los sistemas alimentados con corriente continua fueran sustituidos en pocos años

El sistema de corriente alterna trifásica se desarrollo rápidamente y es actualmente de empleo general, ya que presenta la ventaja de que la potencia total suministrada es constante, siempre sea el sistema trifásico sea equilibrado, mientras que en un sistema monofásico la potencia suministrada es pulsante. Además para una misma potencia un generador o motor monofásico es más grande y por lo tanto más caro que el correspondiente trifásico

1.0.3 BREVE HISTORIA DEL SISTEMA ELÉCTRICO VENEZOLANO.

            En Venezuela se habían venido utilizando diversos procedimientos para el alumbrado: del Candil de aceite de Coco al farol de Gas. Y la aplicación práctica de la electricidad la inició el ingeniero español Manuel De Montúfar, quien introdujo el Telégrafo eléctrico de Morse

            Con el apoyo del gobierno de José Tadeo Monágas, el ingeniero Montúfar estableció la primera línea telegráfica entre Caracas y la Guaira, hacia el año 1.856.

             El 28 de Octubre de 1.873, día de San Simón, el científico Vicente Marcano, alumbra con un aparato, la Plaza Bolívar de Caracas, y en Noviembre de 1.874, es inaugurada la estatua del Libertador Simón Bolívar en Caracas y el sabio alemán Adolfo Ernst la ilumina por unas horas, con un aparato de su compatriota el farmacéutico Jahnke.

            El 5 de Julio de 1.875, Ernst y Jahnke iluminan otra vez la Plaza Bolívar de Caracas, después el gobierno adquiere el aparato para la enseñanza de la física en la universidad. En ese mismo año el presidente Guzmán Blanco nacionalizó el telégrafo, que se extendió rápidamente por el país. Y en 1.882 se realizó la interconexión con el telégrafo de Colombia.

            En 1.882, la revista caraqueña "El Cojo Ilustrado" Anuncia la entrada de Venezuela en el siglo de la Electricidad: "La Luz Eléctrica es la Luz del Porvenir". En 1.883, centenario del natalicio del Libertador; una planta eléctrica del empresario Carlos Palacios, ilumina en la noche del 24 de Julio el teatro municipal, los alrededores del Capitolio y la calle Comercio. En aquel entonces se utilizaban las lámparas inventadas por el científico Ruso Jablochkov, que constaba de dos carbones entre los cuales saltaba la chispa eléctrica y producía una luz mucho mas viva que la del gas y menos peligrosa.

            Valencia, capital carabobeña, es la primera ciudad que por iniciativa del General Hermógenes López, presidente provisional de la República de Venezuela, es dotada de alumbrado público en el año de 1888.

            El empresario Venezolano Jaime Felipe Carrillo durante un viaje a los E.E.U.U., conoce a Thomas Alva Edison inventor y quien en 1.882 inaugurara el alumbrado público de New York mediante la electricidad. Esto interesó mucho a Carrillo, quien se propuso establecer este servicio en Maracaibo. A su regreso firmó en Junio de 1.888 un contrato con las autoridades del Zulia y volvió a New York donde adquirió las máquinas e implementos necesarios.

            El 24 de Octubre de 1.888, centenario del nacimiento del prócer Rafael Urdaneta, quedaron iluminadas con arcos voltaicos, la Plaza Bolívar de Maracaibo y el Boulevard Baralt. Y el 4 de Junio de 1889 formaliza con varios socios en Maracaibo y New York, Carrillo la empresa "The Maracaibo Electric Light" que mas tarde se llamó "Energía Eléctrica de Venezuela" (ENELVEN). En ese mismo año esa empresa, inaugura una segunda planta que prestó servicio con lámparas incandescentes a los edificios públicos y casas particulares.

            El presidente Hermógenes López, quien gobernó entre 1.887 y 1.888, impulsó el establecimiento del alumbrado eléctrico en Valencia. Este servicio fue inaugurado en Septiembre de 1.889 por el norteamericano Michael Dooley. Esta planta y la de Maracaibo utilizaban como fuerza motriz, calderas de vapor alimentadas con carbón o leña.

            En 1.893, por encargo del gobierno, el empresario Emilio Mauri instaló un servicio de alumbrado eléctrico en la capital. Se iluminan La Casa Amarilla, El Palacio Federal y la Plaza interior del Capitolio. Y poco a poco el fluido eléctrico se fue extendiendo a otras poblaciones.

            En Mérida lo introdujo hacia 1.895 el Ingeniero Carlos Alberto Lares.
En 1.891 se resuelve en Alemania el difícil problema de lograr transportar energía eléctrica a largas distancias con un mínimo de pérdidas energéticas. Un joven ingeniero venezolano Ricardo Zuloaga Tovar, testigo de la iluminación de Valencia, Maracaibo y el teatro Municipal, se informó de esto y proyectó una empresa hidroeléctrica para proveer a Caracas de alumbrado eléctrico.

            Así en 1.895 Ricardo Zuloaga funda la empresa "La Electricidad de Caracas" (ELECAR), con el propósito según el mismo diría de "generar fuerza con las caídas de agua del río Guaire en los sitios de El Encantado y Los Naranjos, para utilizarla y venderla de acuerdo con las concesiones y derechos que para ello tiene la compañía" y se inicia la construcción de su primera planta a orillas del río Guaire en "EL Encantado". (Petare).

            Juan Rohl en la biografía de Ricardo Zuloaga dice: "La inauguración de El Encantado tuvo trascendencia intercontinental, por ser la primera estación hidroeléctrica para la transmisión a distancia de corriente alterna instalada en Latinoamérica, la segunda del continente Americano y una de las primeras en el mundo, lo que coloca al Ing. Zuloaga entre los pioneros de la electricidad, no sólo en Venezuela, sino en el mundo".

            El 8 de Agosto de 1.897 y durante la presidencia de Joaquín Crespo, entra en funcionamiento la planta de "El Encantado" cuyas turbinas eran movidas por las
aguas del Río Guaire.

            Desde sus inicios, la Electricidad de Caracas, suministró energía eléctrica para las industrias de la capital: Aserraderos, Jabonerías, Talleres Mecánicos, Imprentas, Cigarrerías, Molinos de Maíz para las arepas y la compañía del gas y luz eléctrica. Con la corriente suministrada por "La Hulla Blanca" se iluminó la Av. Este de Caracas, desde la catedral hasta la cervecería.

            La electricidad también estuvo presente en el nacimiento del cine Venezolano por los años 1.897, cuando los hermanos Trujillo Durán filmaron y proyectaron en Maracaibo las primeras películas.

            En 1.901, la capacidad de "El Encantado" se hizo insuficiente para atender la creciente demanda, lo que obligó a la construcción de otra planta de generación en "Los Naranjos". La cual es puesta en servicio entre los años 1.902 y 1.908, con tres unidades de 375 KW cada una. En 1.911 se añade otra turbina de 400 KW en la planta "El Encantado", que reemplazó a las iníciales. La transmisión de energía se efectuaba a través de una línea a 5 mil voltios (5 KV) y Caracas contaba con una población de 72 mil 429 habitantes.

            En 1.912, se crea en Caracas la "Compañía Anónima de Luz Eléctrica de Venezuela" (CALEV), como sucesora de la antigua compañía de Gas y Luz eléctrica que ya existía desde 1.881. Propiedad del Sr. José María Fernández Feo.

            El contrato existente entre esta organización y la municipalidad, fue traspasado a un grupo canadiense que constituye en Ontario la "Venezuelan Electric Light Co. Ltd". Esta concesión en 1930 pasa a manos de la "Compañía Venezolana de Electricidad", constituida en Estados Unidos. 

            Ya en 1.926 existían plantas generadoras en las principales poblaciones del país. Unas utilizaban turbogeneradores a vapor, gas, diesel y otras eran carboeléctricas o hidroeléctricas, pero todas con un mismo fin: Generar electricidad y proporcionar comodidad.

            La ausencia gubernamental en materia de supervisión en cuanto al funcionamiento del sector eléctrico, ocasionó la proliferación de diferentes voltajes de Generación, Transmisión y Distribución, así como diferencias en la frecuencia. Sólo las empresas de Caracas, Maracaibo y Barquisimeto estaban realmente constituidas como tal y contaban con cierta tecnología, mientras las restantes, en importante número, eran empresas familiares o de personas que individualmente carecían de técnica y recursos para la expansión. Por lo que Caracas y algunas ciudades del país contaban con el suministro eléctrico las 24 horas del día, con diferente grado en su eficiencia, mientras el resto de las poblaciones tenían el servicio limitado a 4 o 10 horas diarias. 

            Esta diferencia en los niveles de tensión y frecuencia en cuanto a Generación, Transmisión y Distribución de la energía eléctrica por parte de las empresas locales no permitía la conexión entre ellas e imposibilitaba la existencia de una red nacional interconectada.

            En 1.947 se estimó la capacidad instalada en 174.000 KW. De los cuales 95.310 correspondían a las empresas petroleras, unos 40.000 a la zona metropolitana de Caracas y los 36.740 KW restantes para el resto del país, quien contaba para ese entonces con una población de 4.700.000 Habitantes. En ese mismo año se funda "La Corporación Venezolana de Fomento" (CVF).

            La CVF suscribe en 1.947 un contrato con la firma de ingenieros consultores "Burns and Roe", para prestar servicios tendentes a determinar la demanda energética regional y nacional, el establecimiento de pautas para el diseño de un sistema integral de producción, transmisión y distribución de energía eléctrica en Venezuela. Y al mismo tiempo inicia la organización de un departamento de electricidad dependiente de la Sub-gerencia técnica.

En marzo de 1949 fue adscrita a la CVF la Sección de Energía Eléctrica del Ministerio de Fomento, quedando así en el instituto la responsabilidad del desarrollo eléctrico por el sector Gobierno.

En vista del tiempo que requería el consultor "Burns and Roe" para dar los resultados, y con el objeto de no detener el desarrollo en algunas regiones del país, la CVF otorgó créditos a varias empresas como:

-    C.A La Electricidad de Maracay

·        C.A La Electricidad de Cabimas

·        C.A Servicio Publico Luz y Fuerza Eléctrica del Tuy

·        C.A Luz y Fuerza Eléctrica de Puerto Cabello

·        Electricidad de Porlamar

·        Electricidad de Perija

            Algunas de estas empresas encontraron dificultad en cancelar los préstamos y la CVF pasó a ser accionista. Así en 1949 se habían constituido como filiales de CVF las empresas eléctricas:

 

·        C.A La Electricidad de Maracay

·        C.A La Electricidad de Maturín

·        C.A La Electricidad de Cumana

·        C.A La Electricidad de Valle de la Pascua

·         C.A. Utilidades Públicas de Cabimas

            Bajo el asesoramiento de "Burns and Roe" se diseñó un sistema eléctrico con una central termoeléctrica en la península de La Cabrera, sobre el lago de valencia y con una capacidad inicial de 15.000 KW (dos unidades de 7.500 KW) . La construcción de 134 Km. de líneas de transmisión que alimentarían a Valencia, Central Tacarigua, Güigüe, Maracay, Turmero, Villa de Cura y La Victoria, así como la reconstrucción de las redes de distribución.

            La construcción del sistema se inició en 1.948 siendo necesario adquirir empresas establecidas en La Victoria y Villa de Cura; entrando en servicio en 1.951 y ampliada a 30.000 KW en capacidad instalada, en el año de 1954. 

            En Octubre de 1.958 se crea la "Compañía Anónima De Administración y Fomento Eléctrico" (CADAFE),  la empresa eléctrica del estado venezolano, que desde 1.959 entró a servir a ciudades y zonas rurales con el lema:
"CADAFE llega donde VENEZUELA llega".

            Tal iniciativa formó parte de un esfuerzo de la "Corporación Venezolana de Fomento" (CVF) por racionalizar la administración y la operación de quince (15) empresas de electricidad dependientes del estado, que estaban repartidas en todo el país.

            A partir de 1.959, el presidente Rómulo Betancourt así como los demás sucesores de la democracia impulsaron de forma decidida la electrificación del país, así se promovió la construcción de plantas termoeléctricas y plantas hidroeléctricas en: Puerto Cabello, Guanta, La Fría, Punto Fijo, El Zulia "Las Morochas", Bolívar "Macagua I", entre otros muchos lugares.

            A finales de 1.959 se interconectan las centrales de La Mariposa y La Cabrera, previa elevación del voltaje en líneas y subestaciones a 115 KV. Por su parte la CVF concluyó las obras de Macagua I, colocando en servicio 370.000 KW de capacidad hidráulica.
            A comienzos de la década de 1.960, se crea la "Corporación Venezolana de Guayana" (CVG) organismo que reemplazó al Instituto del Hierro y el Acero. Corporación que tenía por objetivo el desarrollo integral de la región de Guayana.

            En 1.961 y mediante decreto se traslada de la CVF a la CVG, la unidad técnica encargada del desarrollo del río Caroní. En Agosto de 1.963, ya en operación Macagua I y en trámites la obtención de créditos con el Banco Mundial para el desarrollo del Caroní en Guri, la "Corporación Venezolana de Guayana" crea la empresa "Electrificación del Caroní C.A." (EDELCA) dando un impulso importante al desarrollo de la nación.

            Durante la década del 59 al 68 se produjeron una serie de acontecimientos que marcan el desarrollo eléctrico en Venezuela, como lo son:

·         Revisión del plan nacional de electricidad

·         Cambio de frecuencia a 60 ciclos (60 Hz) en la región central

·         Creación CAFRECA para emprender el cambio de frecuencia en el área metropolitana de Caracas.

·         Se concreta la interconexión a 230 KV Macagua-Santa Teresa, firmando convenio CADAFE, EDELCA y ELECAR.

·         Puesta en servicio del primer gran desarrollo sobre el río Caroní con Macagua I y 370.000 KW

·         Inicio de la construcción del Guri, segundo desarrollo sobre el mismo río Caroní.

·         Conclusión del equipamiento de "Tacoa", por parte de Elecar

·         Conclusión del equipamiento de "La Arriaga", por parte de Enelven

            En 1.968 firman convenio de interconexión las empresas CADAFE y ELECAR, naciendo así la Oficina de Operación del Sistema Interconectado (OPSIS).

            Una de las obras mas notables de todos los tiempos correspondió a la central hidroeléctrica Raúl Leoni, construida en el lugar denominado "Guri", en la cuenca del río Caroní con capacidad de 10.000.00 KW, igualmente se construyen otras: "Antonio Páez" (Mérida-Barinas), "Ruiz Pineda" (Táchira), "Rodríguez Domínguez" (Portuguesa), generando entre todas el 59% de la electricidad que se consume en todo el territorio nacional.

Figura 1.2 la central hidroeléctrica Raúl Leoni,

            Las obras de interconexión entre CADAFE y EDELCA en 1.986, CADAFE y ENELVEN en 1.987 estructuran y robustecen el sistema interconectado nacional.

            En 1.958 la capacidad instalada en Venezuela era de 580 MW, y sólo treinta (30) años mas tarde (1.988) aumenta esta cifra a 17.828 MW.

            En 1989 los ministros de Venezuela y Colombia firmaron un convenio que prevé la exportación de energía eléctrica al país vecino. 

1.0.4  Sistemas Interconectados

Se dice que dos o más sistemas o compañías forman un sistema interconectado, cuando establecen conexión eléctrica entre ellas, con la finalidad obtener beneficios económicos mutuos en la prestación del servicio eléctrico.

            En estado normal, la operación de un sistema interconectado está dirigida a la utilización eficiente de las diferentes plantas de generación. Entre las diferentes compañías se intercambia la energía eléctrica de bajo costo, debido a que comprar energía de otros sistemas puede ser más económico que producirla en sus propias plantas.

            Para que sea posible un intercambio de energía satisfactorio para todas las partes, debe existir, en un determinado momento, una compañía A con plantas ociosas cuya producción de energía sea menos costosa que lo que le costaría generar en sus propias plantas a otra compañía B que necesite esa energía. La compañía B compra entonces la energía a la compañía A a un precio inferior que el que le costaría producirla, obteniendo un beneficio económico y la compañía A también se beneficia al vender energía que no está utilizando en satisfacer el consumo de sus cargas.

            Debido a que los valores máximos de la demanda de las diferentes compañías no se producen simultáneamente en el tiempo, la capacidad de generación instalada de cada compañía puede ser menor que la requerida si no existiese la interconexión, debido a que cuando se produce la demanda máxima de una compañía, las restantes, que no estarán en su momento de máxima demanda, podrán cederle la capacidad ociosa que tengan, con la que aquella satisfacerá una parte de su demanda máxima. El sistema interconectado debe poseer la capacidad de generación instalada para suplir la demanda máxima del conjunto, la cual, como consecuencia de la diversidad de las demandas máximas de cada compañía, es menor que la suma de estas.

            Al ser posible instalar unidades de generación de mayor tamaño, se obtiene el beneficio de la denominada economía de escala.

            La no coincidencia entre compañías de altas demandas durante períodos largos de tiempo, por ejemplo estacionales o anuales, permite la elaboración de programas de mantenimiento de unidades generadoras sin necesidad de instalar unidades adicionales en cada compañía.

            En condiciones de emergencia, la interconexión de sistemas permite que la capacidad de generación de reserva de cada una de las diferentes compañías, sea menor que la necesaria si estuviesen aisladas, puesto que al producirse una eventualidad, cualquier compañía puede hacer uso de la capacidad de reserva de las otras. En consecuencia, cada compañía invierte menos en capacidad de generación de reserva; lo cual, obviamente, también es un beneficio de carácter económico.

BIBLIOGRAFIA

VIQUEIRA LANDA, Jacinto. (1975). Redes Eléctricas