(2) A teoría das tres hipóteses no cálculo das seccións dos condutores eléctricos.

Resumo do exposto.

Para aqueles que chegades a este artigo sen a lectura previa do anterior faremos un pequeno resumo do argumentado. Para non repetir os mesmos razoamentos tentaremos un novo punto de vista: o do proxectista ao que alguén aborda na barra do bar cando está a tomar, por exemplo, un viño

-          Home Manoel, canto me alegro de verche! Por certo: ti que sabes destas cousas, chegarame con 240 mm² para 400 A?

Como convencer a este home de que a única resposta sensata á súa pregunta é “depende”? Ou aínda moito mellor a de “pásache polo meu despacho e en media hora facemos uns cálculos”. Que, aínda que para nosa desgraza os cables soportan o que non está nos libros, o dar unha resposta simple, si ou non, sen ter máis datos que a intensidade da corrente non ten ningún sentido.

E, que cousas son as que deberamos preguntar? Pois, polo menos, o destino que se lle vai a dar á instalación, a tensión de servizo, a natureza da instalación, os materiais do condutor, illamento e cuberta e, aínda que en menor medida, a natureza do receptor e o seu tipo, lineal ou non lineal, e o réxime de funcionamento.
E xa que estamos niso tampouco estaría de máis preguntarlle se pensa pagar a consulta, como fai cando visita a médicos e avogados, que dá a impresión de que seguen convencidos de que os enxeñeiros temos fontes de financiamento insospeitadas, entre as que, por suposto, non figura a cobranza dos nosos honorarios profesionais.

Criterios (hipótesis) de dimensionamento da sección do condutor.

A determinación da sección eléctrica necesaria para transportar unha certa cantidade de enerxía entre dous puntos, é un problema que se debe considerar desde máis dun punto de vista. Cada un destes puntos de vista ou hipóteses determina unha sección necesaria. A sección resultante será a maior das determinadas baixo cada hipótese, e non só porque onde sobra, sempre chega. Observe o lector atento que acabamos de mencionar que se trata dunha certa cantidade de enerxía, non de potencia. Isto fai referencia a un dos aspectos máis esquecidos no cálculo de canalizacións eléctricas, que é o feito de que o servizo permanente non é o único existente, aínda que ás veces parézao. Diría aínda máis: o servizo permanente non existe; non deixa de ser un acordo, unha simplificación propia dos tempos nos que os cálculos se facían a man, ou todo o máis con regra de cálculo, xa que se trata de establecer unha situación na que a totalidade dos factores do circuíto de xeración e evacuación de calor (incluída a temperatura exterior) permanecen constantes.

Tres son as hipóteses a considerar baixo o punto de vista normativo [1]. Estas tres hipóteses normativas son:

Cómpre sinalar que as hipóteses a empregar son sempre as mesmas, tanto para os cálculos de cabos en baixa tensión como en alta tensión, as linas de grande lonxitude como as de pequena lonxitude. Cambia, emporiso, a súa importancia relativa, ou dito doutro xeito a súa relevancia non é a mesma. Por exemplo: poucos técnicos calculan o valor da sección pola terceira hipótese nos seus cálculos en baixa tensión; pola contra esta é a única importante nos cálculos de cabos para alta tensión, xa que tanto a primeira coma a segunda hipótese polas razóns que analizaremos no seu momento. Sen poder, nin querer, dar regras fixas, senón orientacións rápidas:

-          Para os cálculos de cables en MT utilizaremos exclusivamente a 3ª hipótese.
-          Para os cálculos de cables en BT a orde será:
   o   Distancias inferiores a 50 metros: cálculo por 1ª hipótese; comprobación por 2ª hipótese.

     o   Distancias superiores a 50 metros: cálculo por 2ª hipótese; comprobación por 1ª hipótese.

E que pasa se o dato que temos non é a intensidade?

O  impertinente  inquisidor do inicio deste artigo xa tiña o dato da intensidade que tiña que transportar. Pero, que sucede se o dato que temos é o da potencia? Pois que como sempre temos que preguntar algo máis: se a potencia é a dunha fonte, un transformador por exemplo, ou dunha ou máis cargas, iguais ou non, e se esas cargas son inductivas, capacitivas ou resistivas, son ou non motores, e se se trata de cargas cunha parte importante de electrónica de potencia. Todos estes aspectos inflúen no valor da intensidade que circulará (lembremos que de forma permanente) pola canalización eléctrica. Sen esquecer o dato da tensión e se esta tensión é continua ou alterna, e neste segundo caso a alimentación é  monofásica ou  trifásica.

Para corrente continua obtemos a intensidade simplemente dividindo o dato da potencia, P, pola tensión de alimentación: I= P/V, mentres que corrente alterna teremos catro casos dependendo de se o dato que temos é o da potencia aparente,  S, ou o da potencia activa, P, e se a alimentación é monofásica ou trifásica. Este é o cadro resumen das cinco ecuacións a utilizar.

No caso de cargas múltiples lembrar sempre que nin as potencias aparentes nin as intensidades da corrente alterna se poden sumar directamente, debido ó seu carácter fasorial (vectores en movemento). Cada unha das cargas se deberán afectar, se é o caso, por o seu factor de utilización e os conxuntos de cargas polo factor de simultaneidade más desfavorable que sexa de agardar. Para o caso de cargas iguais a expresión a utilizar será:

E para o de cargas desiguais:

Onde:

 PT é a potencia total.

 Pi é a potencia unitaria.

 i é o número de cargas iguais.

 fui é o factor de utilización da carga.

 fs é o factor de simultaniedade.

Cando a carga son motores eléctricos é necesario ter en conta que os motores se denominan pola súa potencia mecánica, 200 kW, 75 kW, e que o seu rendemento, aínda que moi alto, é inferior á unidade, polo que a potencia eléctrica que este motor ten que tomar da rede para entregar no eixo o par e a velocidade correspondente á súa potencia nominal será sempre maior que a potencia (mecánica, insistimos) que indica a súa placa de características. Tamén nestes casos é moi habitual a situación na que a potencia do motor instalado na máquina sexa bastante maior que a potencia demandada polo accionamento. Neste caso a corrente máxima demandada da rede, e para a que deberiamos calcular a canalización eléctrica terá máis que ver con esa potencia accionada que coa instalada na máquina, sendo entón tanto o seu factor de potencia como o seu rendemento algo peores que os nominais indicados na placa de características.

(continuará …)

Bibliografía recomendada: Cabos illados para o transporte e distribución de enerxía eléctrica (2ª Edición)/Servizo de Publicacións da Universidade de Vigo. 2007 . Rústica con lapelas. 528 p; 24 cm. En idioma galego

---

Nota [1]: as denominadas como “cuarta hipótese” ou “sección máis económica”e outras non deben ser consideradas como tales xa que non determinan unha obrigatoriedade de uso senón unha conveniencia.