La idea de hacer este libro de texto maduro en diversas reuniones mantenidas por un grupo de profesores espa~noles del area de Ingeniera Electrica. Despues de una dilatada experiencia docente, en algunos casos de varias decadas, y de colaborar con la industria electrica en numerosos proyectos de I+D, cremos estar en condiciones de realizar nuestra modesta contribucion al vasto y complejo mundo de la literatura tecnica, dominada claramente por la lengua inglesa. Por otro lado, reconociendo el peso espec co que la comunidad latinoamericana se ha ganado merecidamente en los foros internacionales del area, pensamos desde un principio que este proyecto debera abrirse tambien a otros colegas de dicho ambito. Puestos manos a la obra nos dimos cuenta de que los retos eran notables. En primer lugar, haba que aportar un valor a~nadido al pu~nado de buenos libros, sobre todo norteamericanos, existentes actualmente sobre esta materia. Afortunadamente, el cumplimiento de este objetivo se ha visto facilitado por la revolucion que esta viviendo en los ultimos a~nos el sector de la energa electrica, que ha cambiado o dejado obsoletos muchos conceptos, tal y como se abordan en dichos textos. Las diferencias provienen tambien del mayor nivel de profundizacion llevado a cabo en casi todos los captulos que podramos llamar clasicos, y de la inclusion de varios captulos tratados habitualmente en monografas mas especializadas. El segundo y mas difcil reto era evitar en la medida de lo posible el tratamiento enciclop edico, tanto en la extension como en el enfoque. Un libro de texto redactado por 18 autores, cada uno de ellos escribiendo sobre lo que mas sabe, puede convertirse facilmente en un voluminoso compendio de temas inconexos, solo util para una minora de especialistas. Conscientes de este riesgo, hemos hecho un notable esfuerzo para empezar por lo mas basico, sin olvidar los temas que todo ingeniero electrico debe conocer, incluyendo numerosos ejemplos resueltos y remitiendo al lector a otros captulos cuando nos ha parecido necesario. Existen algunas redundancias intencionadas, porque creemos que es bueno pedagogicamente recordar al lector ciertos conceptos sin distraerlo buscando en otro lugar. De ese modo, se ha logrado tambien que bastantes captulos sean autosu cientes para lectores que ya tienen una formacion basica sobre sistemas de energa electrica, y simplemente quieren ampliarla. Por tanto, el espectro de lectores a los que va dirigido este texto es muy amplio, dependiendo su uso del per l de cada uno. Profesores y alumnos de escuelas tecnicas pueden utilizarlo como libro de texto principal. El material puede cubrirse casi totalmente en dos asignaturas anuales, una basica y otra mas avanzada, existentes en algunas universidades. Si solo se dispone de una asignatura anual, o de dos cuatrimestrales, el profesor tendra que seleccionar los temas que considere mas importantes, en funcion del resto de asignaturas del currculo. Por ejemplo, si las lneas electricas, las protecciones o el analisis de sobretensiones se tratan en otras asignaturas, como ocurre a veces, estas secciones pueden omitirse. Asimismo, dado el avanzado nivel de algunos temas, y el tratamiento, por primera vez en un libro de estas caractersticas, de los aspectos regulatorios que estan revolucionando el sector, el texto puede servir como manual de consulta para estudiantes de doctorado y profesionales que desean reciclarse. Estos lectores agradeceran sin duda el elevado numero de referencias bibliogra cas incluidas al nal de cada captulo, que les permitiran profundizar aun mas en los temas de su interes. Se espera que el usuario del libro tenga unos conocimientos mnimos de Algebra (matrices, numeros complejos, etc.), Calculo (ecuaciones diferenciales lineales, transformada de Laplace y Fourier, etc.), Fsica (campos electromagneticos, dinamica de masas giratorias, etc.), Circuitos (ecuaciones de nudos, corrientes trifasicas, etc.) y, si fuese posible, de Maquinas electricas y Teora economica. Este es el caso, en Espa~na, de los estudiantes que se matriculan en cuarto o quinto curso de Ingeniera Industrial y de otras carreras tecnicas. Principalmente por limitaciones de espacio, el libro se concentra fundamentalmente en la operacion de los sistemas de generacion y transporte de energa electrica, aunque parte del material (v.g., modelos de algunos componentes, ujos de cargas trifasicos y con armonicos, ndices de abilidad, protecciones, etc.) es de aplicacion tambien en el estudio de las redes de distribucion, que en otros aspectos menos analticos constituyen sin embargo una tecnologa aparte. Por el mismo motivo, no se ha tratado explcitamente el problema de la plani - cacion a largo plazo, pero varios captulos enteros, y parte de otros (v.g., ujo de cargas, programacion de la generacion, seguridad, estabilidad y abilidad de redes, etc.), presentan herramientas esenciales para estudios de ampliacion de capacidad, dise~no y comparacion de alternativas, que entroncan directamente con la plani cacion en el corto plazo. El texto se ha organizado en 12 captulos y 2 apendices, que podran haberse ordenado y estructurado de distintas maneras. Una posibilidad hubiera sido empezar por los captulos mas clasicos o basicos, tratados rutinariamente en los libros de referencia (modelos, ujos de cargas, regulacion de frecuencia, despacho economico, cortocircuitos y estabilidad), y terminar con los temas que podramos etiquetar como mas avanzados (estimacion de estado, transitorios electromagneticos, armonicos, etc.). Sin embargo, esta separacion hubiera sido un tanto arti ciosa, puesto que algunos de esos temas clasicos han sido abordados con mas amplitud y con un nuevo enfoque, mas acorde a los nuevos tiempos. Por tanto, como criterio alternativo para estructurar el material, hemos recurrido a los distintos regmenes de funcionamiento del propio sistema, que condicionan fuertemente las herramientas de analisis utilizadas y el horizonte de tiempo involucrado. Los seis captulos que siguen al captulo introductorio cubren lo que sera esencialmente el funcionamiento en regimen permanente sinusoidal y equilibrado del sistema de potencia, que mas bien deberamos denominar cuasi-permanente, dado que la paulatina evolucion de la demanda provoca peque~nos pero continuos cambios en el punto de trabajo. En este contexto, relacionado fundamentalmente con la explotacion diaria y en tiempo real del sistema |excepcion hecha de algunas secciones de los Captulos 6 y 7, dedicadas a la programacion futura de la operacion|, los fasores y las componentes activa y reactiva de la potencia compleja constituyen la herramienta de trabajo sobre la que se construyen los distintos metodos de analisis.Por otro lado, los ultimos cinco captulos se dedican al analisis del sistema en regimen transitorio y/o no sinusoidal, tanto equilibrado como desequilibrado. Se empieza por los transitorios mas rapidos y se continua con los mas lentos, para terminar con el regimen permanente desequilibrado y con armonicos. Nos ha parecido que este era el orden mas logico, sobre todo porque as el analisis de estabilidad va precedido del analisis de faltas, donde se presentan una serie de conceptos preliminares. No nos vamos a detener aqu a detallar el contenido de cada uno de los captulos, su - cientemente claro a la vista del ndice de materias, pero s nos parece conveniente comentar brevemente ciertas peculiaridades que distinguen este manual de otros. En primer lugar, el captulo introductorio presenta una vision resumida y original de lo que son, y han sido, los sistemas de potencia, desde los puntos de vista tecnico, economico y regulatorio, destacando como novedad especialmente este ultimo. Constituye por s mismo un material valioso para divulgar entre aquellos alumnos que en mitad de la carrera no tienen claro que especialidad elegir, y que erroneamente piensan que los unicos retos tecnologicos se encuentran hoy da en el mundo de las telecomunicaciones y la informatica. El Captulo 2 presenta, ademas de los modelos habituales, una breve introduccion al modelado de cables, maquinas asncronas, cuyo interes en este ambito se ha visto renovado por el espectacular crecimiento de la energa eolica, y tecnicas de prediccion de la demanda. El Captulo 3, sobre ujos de carga, es uno de los mas clasicos, pero merece la pena destacar el tratamiento que se hace al nal sobre sistemas de gran dimension, complementado con el Apendice A. El Captulo 4 suministra mas detalles de los habituales en este tipo de libros sobre topicos avanzados de la estimacion de estado, tales como deteccion de medidas erroneas o errores topologicos. La regulacion y control automatico de la frecuencia y tensiones se aborda en el Captulo 5, desde una perspectiva mas ambiciosa y sistematica, comenzando por el control local o primario y terminando por el denominado control terciario. El Captulo 6 comienza con el despacho economico clasico, tratado con rigor y generalidad especialmente en lo concerniente a los factores de perdidas, y termina con los problemas que se plantean los productores, consumidores y otros agentes en los nuevos mercados de energa. La presencia del Captulo 7, dedicado enteramente a la operacion del subsistema de transporte, resulta inedita en textos de esta naturaleza, pero estimamos que resulta imprescindible para dar una vision de conjunto de las diversas tareas involucradas. Se analiza con cierto detenimiento la problematica que surge con la nueva organizacion de los sistemas de transporte y distribucion, donde el libre acceso a la red crea nuevos retos que es preciso resolver sin que nadie se sienta discriminado. La segunda parte del libro comienza con el Captulo 8, ignorado o apenas tratado en muchos textos, donde se explican detalladamente los procedimientos de analisis de transitorios electromagneticos y se presentan algunas aplicaciones, como el estudio de sobretensiones. El Captulo 9 engloba dos temas estrechamente relacionados, como son el analisis de faltas, incluyendo una breve mencion a los sistemas de puesta a tierra, y el de las protecciones, este ultimo tratado tambien de forma mucho mas exhaustiva de lo habitual. El analisis de estabilidad, en su doble vertiente de angulos y tensiones, se estudia en el Captulo 10. Uno de los aspectos que mas dudas suscito, en relacion con los Captulos 9 y 10, fue el nivel de detalle con el que tratar la maquina sncrona. Dado que las diversas maquinas electricas son objeto de otras asignaturas de la especialidad, y que el tratamiento riguroso del alternador en regimen transitorio requiere mucho espacio, se opto nalmente por una presentacion sucinta e intuitiva, basada en modelos simples que el alumno conoce de circuitos. Dependiendo del bagaje del lector, esta descripcion debe ser su ciente en la mayora de casos para comprender el comportamiento transitorio del sistema en su conjunto. Los Captulos 11 y 12 retoman el tema del ujo de cargas en condiciones no sinusoidales y para circuitos desequilibrados, respectivamente. Constituyen topicos avanzados cuya relevancia aumenta continuamente, dada la proporcion cada vez mayor de cargas no lineales. Se ha preferido separar ambos problemas por motivos pedagogicos, dado que en la practica las cargas no lineales y desequilibradas se suelen presentar simultaneamente. El libro se cierra con dos apendices de identidad propia, especialmente importantes en un contexto donde la velocidad de respuesta en el analisis de grandes sistemas resulta muchas veces crucial para que la informacion que se busca llegue a tiempo. En este sentido, los sistemas de energa electrica constituyen quizas un caso unico, por su tama~no, complejidad y requerimientos estrictos de control. Aunque hemos dedicado mucho esfuerzo a localizar y corregir las fatdicas erratas, en un texto con mas de 1 200 ecuaciones y cerca de 350 ilustraciones estas seran inevitables. Rogamos al lector comprension por ello y le agradecemos cualquier ayuda o comentario al respecto. En proyectos de estas caractersticas intervienen siempre otras personas, generalmente en proporcion directa al numero de autores, que suelen quedar en el anonimato. En este caso, aun dejando muchos nombres en el tintero, deseamos mostrar nuestro agradecimiento expreso a N. Alguacil, J. M. Arroyo, R. Asensi, J. Contreras, P. Cruz, L. Fernandez, A. Hernandez, M. Izzeddine, D. Laloux, E. Romero, J. A. Rosendo, J. Riquelme, P. Tejedor, S. de la Torre y M. A. Zorrozua.

Antonio Gomez Exposito Sevilla, marzo de 2002

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