Resumen de lo
expuesto.
Decíamos en la tercera de estas entregas,
que a poco que me dejéis van a tener más capítulos que Ama Rosa, aquel serial radiofónico de finales de los cincuenta, que
el aislamiento de los cables, polímeros en la mayoría de los casos, tenían la
mala costumbre de perder rápidamente sus propiedades en cuanto superábamos una
cierta temperatura, aspecto este que en otras configuraciones de la canalización
eléctrica, como por ejemplo en el caso de una línea aérea desnuda, eran
irrelevantes.
Será importante, pues, dar a la sección
eléctrica de las canalizaciones la magnitud adecuada a la intensidad permanente[1]
máxima que hayamos previsto que puede circular por ella, en función de las
cargas eléctricas que vayan a ser alimentadas a través de esta canalización, establecidas
de acuerdo con los criterios de cálculo explicados en entregas anteriores, para
que la temperatura máxima alcanzada en el conductor no provoque en el
aislamiento efectos irreversibles en sus propiedades físicas, mecánicas ni
eléctricas, o la disminución importante en su vida media.
A este aspecto del cálculo y a sus consideraciones
lo conocemos como:
1ª hipótesis:
equilibrio térmico.
Partamos del hecho de que cando un cable
de una canalización eléctrica no está recorrido por corriente ninguna, su temperatura
será prácticamente igual a la del ambiente que lo rodea. En el momento en que
por este cable comience a circular una corriente eléctrica, la temperatura del
conductor comenzará a elevarse por encima de la temperatura ambiente. La razón
no es otra que el hecho de que por muy bueno que sea o material conductor, por muy
grande que sea su sección, la resistencia eléctrica será mayor que cero; es
decir habrá una cierta pérdida de energía en forma de calor, energía que será
tanto mayor cuanto más elevada sea esta resistencia, y mucho mayor cuanto mayor
sea la intensidad de la corriente; en relación cuadrática, para ser exactos.
Será la magnitud de esta energía
calorífica lo que tendremos que limitar, puesto que este dato será, establecido
todo el resto de los que comentaremos más adelante, lo que determinará el valor
de esta temperatura que, según lo que hemos comentado, no deberá superar un cierto
valor función de la naturaleza del material aislante concreto empleado en su
fabricación.
Este crecimiento de la temperatura del cable hará que, conforme a las leyes de la termodinámica, se establezca un flujo de calor del cuerpo con mayor temperatura, la canalización eléctrica, hacia el de menor temperatura, el ambiente que rodea la canalización. Esta circulación de calor será tanto mayor cuanto más diferentes sean las temperaturas de uno y otro, y tanto menor cuanto mayores sean las resistencias térmicas de los materiales interpuestos entre el punto de mayor y el de menor temperatura. La semejanza entre los parámetros que modulan la circulación del calor, con los de la corriente eléctrica, llevó a denominar a la ecuación que expresa esta proporcionalidad como “Ley de Ohm térmica”.
La circulación de calor en la búsqueda del restablecimiento del
equilibrio entre ambas temperaturas, es un proceso dinámico y complejo, ya que
los elementos que producen el calentamiento o enfriamiento del cable o el de la
temperatura del medio pueden tener, en la práctica, diversos orígenes. En el
cálculo de la sección de los conductores por la hipótesis de equilibrio térmico
consideramos, para simplificar el modelo, que el calor proporcionado al sistema
tiene su origen exclusivo en las pérdidas del cable, y que la corriente que
circula por el conductor es constante, o más exactamente, permanente. En este
modelo podemos considerar que pasado uno cierto tiempo el calor ganado,
originado por la circulación de la corriente eléctrica, y el calor perdido,
evacuado hacia el ambiente, se iguala; esta situación determina una nueva
temperatura de equilibrio, que es función de las variables consideradas.
Resumiendo:
1.
El
calor ganado es función directa de la resistencia eléctrica que presenta la
canalización a la circulación de la corriente eléctrica, y del cuadrado de la
intensidad de esta corriente.
2.
El
calor perdido, transferido al medio, es función directa del salto térmico, la
diferencia entre la temperatura del cable y la del medio ambiente, e inversa de
la resistencia térmica que presentan los distintos materiales interpuestos en
los circuitos de circulación del calor desde el punto más caliente, el
conductor, hasta el medio ambiente.
Quiero suponer que llegados a este punto el lector atento comenzará a sospechar que antes de proceder al cálculo de la sección del conductor de una canalización eléctrica tenemos un trabajo previo importante de diseño. De otro modo sería imposible determinar los circuitos de circulación del calor y a sus resistividades térmicas. También tendremos que saber cuál va a ser la temperatura ambiente máxima del medio, y tener elegido el tipo de aislante del cable que vamos a emplear, aspecto este que determinará su temperatura máxima admisible.
Puesto que el valor de la intensidad de la corriente es un
valor establecido previamente en el diseño de la canalización por los elementos
que a ella van a ser conectados, será la resistencia del conductor lo que
tendremos que calcular para determinar la canalización eléctrica en cuestión.
Hace falta recordar que la resistencia total de la canalización es función
directa del número de conductores, de su longitud y de una característica del
material llamada conductividad, e inversa de su sección. Al escoger el material
del conductor establecemos la conductividad, la longitud de la canalización
está determinada por las posiciones relativas del punto de partida, el punto
final y la traza, por lo que queda claro que el objeto de nuestro cálculo es la
determinación de la sección idónea a nuestro propósito, dentro de las
fabricadas y establecidas como normalizadas en el documento correspondiente.
(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
Ningún comentario:
Publicar un comentario