En el desarrollo de un método teórico pionero que permite explicar en 2D el modo en el que fluye la electricidad en las líneas de transporte y distribución eléctrica de muchos cables han trabajado investigadores de la Universidad de Almería y de la Universidad de Santiago de Compostela (USC). El objetivo es mejorar el estudio de la pérdida de energía, así como su vulnerabilidad ante interrupciones y fallos.
Herramientas matemáticas de última generación permitieron que investigadores de la Universidad de Almería y de la USC recrearan, de manera bidimensional, el modo en el que fluye la energía eléctrica alrededor de los cables que la conducen y confinada entre los canales que estos forman.
El resultado es un método teórico pionero que explica de manera sencilla y pedagógica las particularidades del flujo de energía en situaciones de todo tipo, lo que supone un paso más hacia una gestión eficiente y segura de la energía.
Sistema bidimensional de transmisión de potencia eléctrica
La recreación obtenida por el equipo de investigadores muestra un sistema bidimensional de transmisión de potencia eléctrica desde los generadores hasta los usuarios a lo largo de varias líneas de transmisión. La corriente descrita puede ser continua o alterna, con una o múltiples frecuencias, y sin límites en el número de cables de transmisión con sus correspondientes fases, abarcando así el escenario más amplio posible de transmisión de la energía electromagnética.
Según los investigadores, la metodología desarrollada en el trabajo permite estudiar los flujos de potencia en sistemas de transmisión y distribución eléctricos de una forma simplificada que no es posible realizar en sistemas tridimensionales del mundo real. Gracias a eso, se puede entender mejor cómo se distribuyen en el espacio y, por tanto, favorecer una gestión más eficiente de la energía.
En un contexto tridimensional, la potencia se transmitiría a lo largo de todo el espacio de una forma compleja que no se puede simplificar en elementos aislados y separables (canales). Al reducir el sistema a dos dimensiones, la energía se ve confinada en los canales existentes entre cada par de líneas, que actúan a modo de barreras que guían la potencia eléctrica. De esta forma, es posible entender su comportamiento de forma análoga a lo que sucede con un fluido que se propaga por varios canales separados, enfocando el análisis en el comportamiento de este fluido en cada canal.
Esta recreación pionera se logró gracias al uso del álgebra geométrica, que garantizó la aplicabilidad de los resultados en diferentes dimensiones.
Alimentación eléctrica segura y fiable
La investigación acaba de publicarse en la revista Scientific Reports. Los investigadores del área de Electromagnetismo de la USC, pertenecientes al Instituto de Materiales de la institución compostelana (iMATUS), Jorge Mira Pérez e Xabier Prado, junto a Francisco Gil Montoya, Francisco M. Arrabal-Campos y Alfredo Alcayde, del departamento de Ingeniería de la Universidad de Almería, firman el artículo titulado ‘New mathematical model based on geometric algebra for physical power flow in theoretical two-dimensional multi-phase power circuits’ (Nuevo modelo matemático basado en álgebra geométrica para el flujo de potencia física en circuitos de potencia multifásicos bidimensionales teóricos).
Entender cómo fluye la potencia en las líneas y sistemas eléctricos es crucial para garantizar una alimentación eléctrica segura y fiable. En este contexto, la realidad física del proceso desafía la intuición humana.
Las ecuaciones que describen los procesos eléctricos y magnéticos muestran que la potencia eléctrica fluye por el exterior de los cables (y no por su interior), siendo dichos cables unas meras guías de ondas que conducen la potencia desde los centros generadores hasta los usuarios finales. Entender y cuantificar este fenómeno no es sencillo para las geometrías del mundo tridimensional debido a la complejidad de las ecuaciones a resolver, explican los investigadores.
Para resolver la complejidad asociada al estudio del flujo de energía eléctrica en sistemas con muchos cables, se partió de un estudio previo de los investigadores de la USC en el que pusieron a punto una herramienta matemática que permite el análisis de las leyes del electromagnetismo en diferentes dimensiones. De este modo, a pesar de ser una simplificación de la realidad, las conclusiones obtenidas en el trabajo desarrollado son aplicables al mundo real.