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La Energía eléctrica (1919-09-10 00:00:00), página 3

Por el punto A trazaremos la recta \( AB \), igual a \( r I \) y paralela a \( O I \) (pues está en fase con \( I \)), y por \( B \), la \( BC \), que representa \( I_x \), y es perpendicular a \( O I \) por estar desfasada \( 90^\circ \) con \( I \).

La suma vectorial de \( r I \) e \( I_x \), es decir, la recta \( AC \), nos representa la pérdida de voltaje debida a ambos efectos, y el punto \( C \), unido con el \( O \), determina la recta \( OC \), que representa el voltaje en la central generatriz, y su inclinación respecto a \( O I \) forma el ángulo \( \varphi \), que nos da el factor de potencia \( \cos \varphi \) en dicha central.

fig. 1.a

Capacidad de las líneas. Se sabe muy bien que un condensador está constituido por dos cuerpos conductores, separados entre sí por una sustancia aisladora que recibe el nombre de dieléctrico, siendo la separación entre conductores muy pequeña con relación a la longitud o superficie de ellos.

También es de todos conocida la propiedad del condensador; no le atraviesa la corriente continua, pero si se trata de corrientes alternas las cosas ocurren de muy distinta manera, pues en este caso, de uno a otro conductor se produce un flujo que es proporcional a la capacidad electrostática del condensador. La línea de transmisión con conductores paralelos de gran longitud, y cuya separación es muy pequeña, se puede considerar como un condensador cuyo dieléctrico es el aire, y por tanto, circulará entre los conductores una corriente que está desfasada \( 90^\circ \) en adelante sobre el voltaje, y que es proporcional a la capacidad de suscepición de la línea.

Prácticamente, la capacidad de la línea no modifica en gran manera los cálculos de ella cuando está cargada, a no ser de gran longitud y muy alto voltaje; pero cuando está conectada en vacío absorbe una corriente que ha recibido el nombre de corriente de carga.

Esta corriente se manifiesta singularmente por el aumento de tensión en los terminales de las máquinas generatrices, pues estando desfasada en avance sobre el voltaje; da a los alternadores una reacción de inducido que tiende a reforzar el campo inductor. Confirma esto el hecho de que la corriente de excitación es menor cuando está conectada la línea (sin carga) a los alternadores, que cuando éstos están desconectados y trabajan en vacío. La capacidad y la corriente de carga de una línea se pueden obtener de las siguientes fórmulas:

\[
C = \frac{0.024}{\log \frac{2 D}{d}} = \text{capacidad entre dos conductores o entre conductor y tierra en microfaradios por kilómetro.}
\]

\[
I = \frac{181.6 \times C \times E_n}{100,000} = \text{corriente de carga en amperios por fase por kilómetro.}
\]

En estas fórmulas:
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\( D' \) = espacio entre conductores. \( d \) = diámetro del conductor.
\( E \) = voltaje entre fase y neutro, que es igual a 578 del voltaje entre fase y fase.
\( D \) y \( d \) han de expresarse en la misma unidad de medida.
La fórmula para la corriente de carga está preparada para la frecuencia normal de 50 períodos por segundo.

A altas tensiones existe otra corriente entre conductores que está en fase con el voltaje. Esta corriente es la llamada corriente de dispersión, y da lugar al efecto corona. Cuando esto ocurre, la aureola que rodea sobre todo a los aisladores, tiene una potencia calorífica tal, que llega a producir grietas en ellos, dando lugar a grandes averías en las líneas.

Conocidos ya estos elementos, podemos representar esquemáticamente el diagrama de una línea con corrientes de dispersión y de carga, tal como lo indica la figura 3, en la que se ven las resistencias y los condensadores colocados en derivación entre los conductores y a todo lo largo de la línea.

Fig. 3.

Considerando que en el caso presente el voltaje de la línea es igual en todas sus partes y de un valor \( E \), la corriente de dispersión en fase con \( E \) circula de uno a otro conductor y vale \( E G \), siendo \( G \) la conductancia total entre conductores. Por otra parte, si \( B \) es la susceptancia de capacidad de la línea considerada como un condensador, \( EB \) será el valor de la corriente en derivación y en cuadratura con \( E \).

Si estos elementos los representamos gráficamente en un diagrama vectorial, nos resultará la figura 4, en la que se ha omitido la pérdida de voltaje en los conductores.

Si \( OA \) nos representa la dirección del voltaje, y \( OB \) la intensidad en el extremo receptor estando desfasada con \( E \) el ángulo \( AOB \), tracemos \( BC \) igual a la corriente de carga y perpendicular a \( OA \); en \( C \) tracemos \( CD \), igual a la corriente de dispersión \( EG \) y paralela a \( OA \); la recta \( OD \) representará la intensidad en la estación generatriz, y el desfase entre la corriente y el voltaje está ahora representado por el ángulo \( AOD \), distinto, como se ve, del de la corriente en el extremo receptor.

Para calcular el efecto combinado de todos los fenómenos hasta ahora explicados, usaremos fórmulas en las que se supone que la resistencia, capacidad, etc., de una línea es tan uniformemente distribuidas a lo largo de la línea, y que la corriente y el voltaje son distintos en cada parte de ella.

En las líneas de transmisión, la característica que limita la carga es la regulación de voltaje en la línea; es decir, la relación de la diferencia máxima de voltaje en el extremo receptor cuando está conectada la carga no inductiva, y cuando está en vacío, a la carga posible en el mismo extremo. Esto es más importante cuanto más bajo es el factor de potencia de la carga.
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Fórmulas para líneas cortas (1).—El efecto de la capacidad en las líneas más cortas que 30 kilómetros es próximamente el 1 por 1.000, así es que toda línea de menor longitud que esa, puede calcularse sin tener en cuenta ese efecto, y las fórmulas que se dan a continuación son aplicables a los problemas que afectan a dicha clase de líneas.

Estas fórmulas están divididas en dos grupos: uno en el que las características se refieren al extremo receptor, y el otro a la central generatriz.

El método para trabajar con estas fórmulas es el siguiente: Primeramente se calculan las cantidades \( P \) y \( Q \) o \( Pg \) y \( Qg \), que son los valores de corriente reactiva y en cuadratura en el punto que se especifica. Después, con los datos obtenidos, se resuelven las incógnitas \( A \) y \( B \) o \( F \) y \( G \), y ya se puede calcular cualquiera de las diez cantidades cuyas fórmulas se dan, advirtiéndose que cualquiera de estas diez se puede resolver independientemente de las otras nueve.

Hay también que hacer la observación que en estas fórmulas se trabaja con el voltaje entre fases; por tanto, el amperaje que resulte habrá que dividirle por \( V_3 \) o multiplicarle por 578.

Datos:

\[
\begin{array}{ll}
K. V. A. & \text{En el extremo receptor.} \\
\cos \varphi & = \text{Factor de potencia en el mismo.} \\
E & = \text{Voltaje a plena carga en idem id.} \\
K. W. & = K. V. A. \times \cos \varphi. \\
r & = \text{Restistencia del conductor en ohmios por kilómetro.} \\
x & = \text{Reactancia de la línea en idem por idem.} \\
l & = \text{Longitud de la línea en kilómetros.}
\end{array}
\]

\[
P = \frac{1000 \times K. V. A. \times \cos \varphi}{E} = \text{Corriente en fase en el extremo receptor en amperios totales.}
\]

\[
Q = \frac{1000 \times K. V. A. \times \operatorname{sen} \varphi}{E} = \text{Corriente reactiva en amperios totales al extremo receptor cuando la corriente está retrasada.}
\]

\[
Q = -\frac{1000 \times K. V. A. \times \operatorname{sen} \varphi}{E} = \text{Corriente reactiva cuando la corriente está adelantada.}
\]

Fórmulas fundamentales.

\[
\begin{array}{ll}
A = E + Pr l + Qx l & \text{para líneas trifásicas o} \\
B = Px l - Qrl & \text{bifásicas.}
\end{array}
\]
\[
\begin{array}{ll}
A = E + 2Pr l + 2Qx l & \text{Para líneas mono-} \\
B = 2Px l - Qrl & \text{fásicas.}
\end{array}
\]

Fórmulas de aplicación.

(1) Voltaje en la central generatriz \(\ldots\ldots\ldots\ldots\ldots\) \(= A + \frac{B^2}{2A}\).

(2) Regulación de la línea \(\ldots\ldots\ldots\ldots\ldots\) \(= A + \frac{B^2}{2A} + E\).

Pérdida de voltaje \(\ldots\ldots\ldots\ldots\ldots\) igual a (2).

(3) Percentaje de regulación de la línea \(\ldots\ldots\ldots\) \(= \frac{100 (A + \frac{B^2}{2A} - E)}{E} = \) por 100.

Idem id. pérdida de voltaje.

(4) \(K. V. A.\) en la central generatriz \(\ldots\ldots\ldots\) \(= \frac{A + \frac{B^2}{2A}}{E} \times K. V. A.\).

(1) La serie de fórmulas que siguen están entresacadas del libro Cálculos de Líneas de Transmisión, de Mr. H. B. Dwight, que en mi modesta opinión es uno (por no decir el más) de los más prácticos tratados de este asunto.
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(5) \( K.W \), en la idem id. \( = \frac{1}{1000} (AP - VQ) \).

(6) Factor de potencia en la idem id. \( = \frac{1}{1000} \times \frac{(AP - BQ)E}{\left(A + \frac{B^2}{2A}\right) \times K.V.A.} \).

(7) Corriente en fase en la estación generadora \( = \frac{AP - BQ}{A + \frac{B^2}{2A}} \) amperios totales.

(8) Idem id. cuadratura o reactiva en la idem id. \( = \frac{BP + AQ}{A + \frac{B^2}{2A}} \) amperios totales.

Cuando esta cantidad es positiva, la corriente está retrasada.
Cuando esta cantidad es negativa, la corriente está avanzada

(9) Pérdida en la línea en kilovatios \( = \frac{1}{1000} AP - BQ = EP \).

(10) Porcentaje de eficiencia de la línea \( = \frac{100 EP}{AP - BQ} \).

En el siguiente artículo daremos las fórmulas cuando los datos son en la central generatrix, y también resolveremos algunos problemas prácticos y empezaremos la exposición de fórmulas para líneas de más de 200 kilómetros de longitud.

Barcelona, 25 agosto 1919.

M. Lamiñana.

LAS TRAVIESAS DE HORMIGON ARMADO

Desde que las obras de cemento y hierro adquirieron el desarrollo considerable que tienen en la actualidad, se pensó en emplearlas en la construcción de traviesas para vías férreas. Las traviesas de madera poseen grandes cualidades, difíciles de superar por otro material cualquiera; pero su renovación es una de las grandes preocupaciones de las explotaciones ferroviarias, por el gasto constante que representa atender sin descanso al reemplazo de las que se van pudriendo.

Se han realizado diferentes pruebas, y se han propuesto modelos distintos, para la construcción de traviesas de hormigón, siempre con la idea de que pudiesen sustituir a las de madera y también a las de acero, empleadas en algunos países. Algunas veces se han fabricado tomando por base carriles viejos, encerrados en una masa de hormigón. Otras veces, se han empleado hierros en U, unidos por medio de pernos, y rellenos de hormigón. En algunas ocasiones se ha utilizado el hierro extendido (métal déployé), para constituir el alma de las traviesas.

En Italia, la Administración pública se ha preocupado mucho de todo lo relativo al empleo de las traviesas de hormigón armado. Desde el año 1912, había fijado las principales características que debían tenerse en cuenta al usar dicho material. Después de dicha época, se han precisado algunos detalles, teniendo a la vista el resultado de los primeros ensayos realizados.

Todas las traviesas adoptadas oficialmente en Italia para ser ensayadas, constan esencialmente de tres partes: dos cojinetes cilíndricos, destinados a soportar los carriles, y una
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de masas se producen efectos discontinuos que la traviesa de hormigón armado no es capaz de resistir y se disgrega.

Las variaciones bruscas de sección, a causa de las interferencias de los movimientos vibratorios a que dan origen, complican todavía más el problema, y debilitan seguramente el conjunto. Es por estos motivos que la traviesa Conditot, ensayada en la red del Oeste, ha dado malos resultados. No los dieron mucho mejores los modelos de Hennebique y Liebeaux.

Si los ensayos realizados en Italia han dado margen a opiniones menos pesimistas, debe atribuirse a las siguientes causas:

1.º Las traviesas ensayadas han tenido formas absolutamente compactas, lo que asegura una buena repartición de los esfuerzos y de las vibraciones.

2.º Las dosis del cemento en la composición, es muy elevada. Alcanza a 700 kilogramos de cemento por metro cúbico de arena, sin adición de grava ni degravilla.

La traviesa de cemento armado, que no poseerá jamás una cualidad tan preciosa de la traviesa de madera como es la flexibilidad, no puede dar buenos resultados si no es dotándola de una resistencia muy elevada.

La crítica general que acabamos de indicar, es muy razonada. De ella, y de los ensayos que se realizan en Italia, sólo podemos deducir que la traviesa de hormigón armado se halla todavía dentro del período experimental, dentro del cual es más acertado observar y ensayar, que pronunciar sentencias definitivas sobre un asunto de tan alto interés para las explotaciones ferroviarias.

SALTO DE AGUA "COBREROS,"

(CONTINUACIÓN)

Caudal disponible.—La determinación del caudal disponible en el río Tera no puede fundarse actualmente en aforos directos porque éstos nunca se han hecho, lo cual no tiene nada de particular, porque se trata de una región muy elevada y de clima muy duro en invierno.

Para fijar por el momento con probabilidades de acierto el caudal con que se podrá contar en el río Tera a su salida del lago Sanabria, se han aplicado a la cuenca correspondiente los resultados obtenidos en estaciones de aforo y pluviométricas.

La cuenca del río Tera, superior al lago de Sanabria, es muy parecida por su altitud, configuración y vegetación a la del río Esla, aguas arriba de Riaño, y a la del Porma, aguas arriba de Lillo, una y otra en la región Norte de la provincia de León; de ambas poseo datos hidrológicos muy completos, de los cuales una gran parte han sido obtenidos directamente por mí con motivo de los estudios de dos aprovechamientos hidroeléctricos. Sus resultados pueden aplicarse sin vacilación alguna a la cuenca del Tera, en la seguridad de que la realidad los superará porque aquéllos se han obtenido en estaciones que están a unos 1.100 metros sobre el nivel del mar, y la altitud media de la cuenca del Tera es 1.700 metros.

En la estación de aforos del río Esla, establecida cerca de Riaño, cuya cuenca tiene 600 kilómetros cuadrados de superficie, se han medido los caudales siguientes:
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La Energía Eléctrica.

REVISTA GENERAL DE ELECTRICIDAD Y SUS APLICACIONES

SE PUBLICA LOS DIAS 10 Y 25 DE CADA MES

SUMARIO
Las comunicaciones radiotelegráficas a través del Atlántico, por Enrique Gallego.—Electricidad de los ferrocarriles españoles, por D. Luis Sánchez Cuervo, ingeniero de Caminos, Canales y Puertos.—Salto de agua «Cobreros», por H. Oliver y Román, ingeniero de Caminos.—Crónica e información: Aguas. Contadores de electricidad.—Sustitución de las perforadoras y los explosivos por el arco eléctrico. Calderas de vapor calentadas eléctricamente.—Comparación entre las líneas aéreas y las subterráneas. Verificadores de contadores.—Sociedad de Electricidad Industrial: Dividendo pasivo.—Electra Industrial Cornuésa.—Los tubos de hierro como conductores eléctricos.—La limpieza de los cilindros de los motores de combustión interna.—Fijación de capital.—Ofertas y demandas.

LAS COMUNICACIONES RADIOTELEGRÁFICAS A TRAVÉS DEL ATLÁNTICO

I.—Consideraciones generales.

La feliz terminación de la guerra europea abrirá nuevamente ancho campo a las competencias en los servicios de comunicaciones. Probado su inmenso valor, tanto estratégico—por permitir la invulnerabilidad de los enlaces entre naciones y continentes—como para la seguridad de la navegación, ya marcando a los barcos los parajes peligrosos, orientándoles en la bruma, anunciándoles las perturbaciones atmosféricas, etc., hizo prestarse a todos los combatientes inestimables servicios, máxime cuando gran cantidad de cables submarinos fueron cortados de intento. Gracias a la radiotelegrafía continuó la navegación, a pesar de la campaña submarina y merced a un bien organizado servicio de prensa, hemos podido seguir los neutrales las contingencias de la lucha. Desde el sitio de Andrípolis en la guerra balkánica hasta la firma del armisticio, las comunicaciones inalámbricas han demostrado su gran valor en el arte de la guerra.

Ha bastado escasamente un cuarto de siglo para que toda la tierra se cubriese de una inmensa red de estaciones, que, cual puntos geodésicos, son centros a su vez de otras pequeñas mallas cuyo mínimo lado excede de 100 millas. Existen parajes como el mar del Norte, Estrecho de Gibraltar, golfo de México, costa del Canadá, etc., donde la aglomeración de estaciones es tan grande, que sería imposible su empleo simultáneo si no se cumplieran cuidadosamente los acuerdos adoptados en las Conferencias radiotelegráficas internacionales, acuerdos basados principalmente en el empleo de la telegrafía sintonizada y en la transmisión por oscilaciones entretentidas (onda continua) o tan débilmente amortiguadas, que puede despreciarse su decrecimiento logarítmico, con lo que la amplitud de la onda es exactamente la definida, no impresionando más que a los receptores graduados con aquélla, evitándose en lo posible los temibles «brouillages». Actualmente
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II.—Conveniencia de instalar una estación-relais en la isla de La Palma (Canarias).

El archipiélago canario es punto de ruta de las principales líneas de navegación, que se dirigen a América Central y del Sur, costa de África y Australia, Nueva Zelanda (vía Cabo Buena Esperanza), siendo, por tanto, más frecuentadas aún que las Azores respecto a las rutas de Norteamérica. Prueba palpable de su envidiable situación geográfica, lo indica el inmenso movimiento de buques que en circunstancias normales frecuentan las

Estaciones españolas atlánticas.

islas, y en particular el puerto de la Luz (Gran Canaria), considerado como uno de los mejores del mundo (hoy día está en trámite oficial la aprobación de los proyectos de ampliación de los puertos de Tenerife y de la Luz), pues en circunstancias normales entran por término medio en dicho puerto veinte buques, habiendo épocas en que dicha proporción se duplica, movimiento que representa como mínimo 15 millones de toneladas anuales de registro. A pesar de la intensa campaña que desde hace algunos años está haciendo el moderno puerto de Dakar (Senegal), la importancia del puerto de la Luz no decrecerá por su excelente situación a 2.600 kilómetros de las costas inglesas, 4.500
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podría hacerse de esta estación una central de distribución y concentración del servicio de las restantes estaciones de menor potencia. Podrían también desde La Palma percibirse las señales de la nueva que actualmente se construye en Puerto Rico (la cual a su vez lo hará con la de Darien de 2.000 kilómetros, situada cerca del Canal de Panamá), y desde luego comunicaría con las numerosas norteamericanas.

No pasó desapercibida a la Compañía Nacional esta envidiable situación, siéndonos conocidas las causas que motivaron desistir de poner en La Palma una estación, como pensó hacerse en 1910, causas que por otra parte han desaparecido hoy día completamente.

Marcamos en el croquis el alcance que asignamos a la futura estación (4.500 kilómetros), distancia que exigiría aproximadamente una potencia en los aparatos generadores (estimando que para potencias medias precisa un kilowatio por cada 100 millas, 180 kilómetros) de \( W = \frac{4.500}{180} = 25 \) kilowatios, que podríamos elevar hasta 30, cifra que no debe parecernos exagerada, pues si bien sería la máxima de las estaciones españolas, es relativamente pequeña si se compara con las grandes estaciones similares. Estos 25 kilowatios de energía de alta frecuencia exigirían una potencia en los aparatos generadores de unos 60 kilowatios.

El escaso tiempo de que hemos dispuesto para la redacción de este modestísimo trabajo nos impide extendernos más sobre las condiciones y sistemas que creemos más conveniente para la nueva estación, creyendo deberíala desde luego emplearse la transmisión por onda continua, para poder adoptarse como estación radiotelefónica, y antena en disposición «Radiaforo» para su aplicación direccional de orientación a naves y aeronaves, hoy que parece ya iniciarse este nuevo procedimiento de transporte por vía aérea.

ENRIQUE GALLEGO

ELECTRIFICACION DE LOS FERROCARRILES ESPAÑOLES
Por D. LUIS SANCHEZ CUERVO, Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos (1)

Condiciones generales sobre el tema.

Un siglo casi justo tiene de vida el ferrocarril, y cuando reflexionamos sobre el asombroso desarrollo que la civilización ha alcanzado en ese lapso de tiempo, relativamente muy breve, no podemos por menos de preguntarnos cuál es la razón de ese progreso acelerado. La única respuesta satisfactoria que puede darse a tal pregunta, es que el progreso de la Humanidad está absolutamente ligado a la intercomunicación de los hombres en el orden material y en el orden de las ideas. En esta orientación encerraban fecundos gérmenes la máquina de vapor y la locomotora; el descubrimiento del telégrafo eléctrico y del cable submarino, al permitir un contacto espiritual tan íntimo y constante de los diferentes pueblos que habitan nuestro planeta, plantearon imperativamente la necesidad de medios de comunicación física mucho más rápidos y eficaces. Como fruta en sazón, hizo explosión el empleo de la máquina de vapor, para arrinconar la diligencia y el buque de vela, reemplazándolos por más amplios y rápidos métodos de comunicación material. Fué,

(1) Memoria acerca de su conveniencia y posibilidad, premiada por el Instituto de Ingenieros Civiles.