RESISTENCIA EN LINEAS DE TRANSMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN Christian Estrella Nieto e-mail: [email protected] RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR RESUMEN: El presente documento trata acerca de la resistencia eléctrica presente en las líneas de transmisión y distribución de energía eléctrica, la diferencia que hay entre las mismas, así como la variación que presenta la resistencia en función de la temperatura del conductor que en este caso son las líneas de transmisión. PALABRAS CLAVE: transmisión, temperatura. resistencia, La resistencia de un conductor eléctrico es la medida de la oposición que presenta al paso de la corriente eléctrica. Generalmente su valor es muy pequeño y por ello se suele despreciar, esto es, se considera que su resistencia es nula (conductor ideal), pero habrá casos particulares en los que se deberá tener en cuenta su resistencia (conductor real). conductor, INTRODUCCIÓN RESISTENCIA AC Cuando se hace pasar corriente alterna a través de un conductor se produce la inducción de un campo magnético, y si cerca de éste se coloca un conductor más y se pone en movimiento se induce una diferencia de potencial, y al suceder esto, se provoca un aumento de la resistencia y como consecuencia un aumento en las pérdidas eléctricas por efecto Joule. Para definir los parámetros de resistencia dc y resistencia ac que son los parámetros más importantes en las líneas de transmisión vamos primero a describir brevemente los tipos de conductores más comunes. CONDUCTORES HOMOGÉNEOS DE ALUMINIO El aluminio es, después del cobre, el metal industrial de mayor conductividad eléctrica. Esta se reduce muy rápidamente con la presencia de impurezas en el metal. Lo mismo ocurre para el cobre, por lo tanto, para la fabricación de conductores se utilizan metales con un título no inferior al 99.7 %, condición esta que también asegura resistencia y protección de la corrosión. 𝑅𝐶𝐴 = 𝑅𝐶𝐷 (1 + 𝑌𝑆 + 𝑌𝑃 ) Donde: Rca=Resistencia en corriente alterna a la temperatura de operación. Rcd=resistencia en corriente directa a la temperatura de operación YS=factor de corrección por efecto piel YP=factor de corrección por efecto proximidad CONDUCTORES HOMOGENÉOS DE ALEACIÓN DE ALUMINIO Contienen pequeñas cantidades de silicio y magnesio (0.5 0.6 % aproximadamente) y gracias a una combinación de tratamientos térmicos y mecánicos adquieren una carga de ruptura que duplica la del aluminio (haciéndolos comparables al aluminio con alma de acero), perdiendo solamente un 15 % de conductividad (respecto del metal puro). RESISTENCIA DC Cuando se pone en servicio un sistema eléctrico en el cual obviamente se han involucrado cables de potencia, es bien sabido que el cable se va a calentar, y ese calentamiento crece con el cuadrado de la intensidad de corriente que va a estar en función del material del conductor. CONDUCTORES MIXTOS DE ALUMINIO ACERO Estos cables se componen de un alma de acero galvanizado recubierto de una o varias capas de alambres de aluminio puro. El alma de acero asigna solamente resistencia mecánica del cable, y no es tenida en cuenta en el cálculo eléctrico del conductor. La resistencia dc se calcula mediante la siguiente expresión: 𝐿 𝑅𝐷𝐶 = 𝜌 (1 + 𝐾𝐶 ) 𝐴 También se realizan conductores mixtos de aleación de aluminio acero, lógicamente tienen características mecánicas superiores, y se utilizan para zonas de montaña con importantes sobrecargas de hielo. Donde: RDC= resistencia en corriente directa del conductor a 20°C 𝜌= resistividad eléctrica del conductor a 20°C 1 L=longitud del conductor en Km 𝐾𝐶 =factor de cableado A= Área de sección transversal en 𝑚𝑚2 EFECTO DE PROXIMIDAD Cuando un conductor por el que fluye una corriente alterna se encuentra cercano a otro que transporta corriente de iguales características pero de sentido contrario, crea una resta vectorial de densidad de flujo, originando una reducción en la inductancia en las caras próximas y un aumento en las diametralmente opuestas, dando por resultado una distribución no uniforme de la densidad de corriente y un aumento aparente de la resistencia efectiva, la cual se calcula afectando la resistencia original por un factor Yp. Esta expresión se utiliza cuando el cable está a una temperatura de 20º C, sin embargo, al ponerse en operación, la temperatura suele ser mayor que el valor establecido, entonces es necesario determinar qué es lo que sucede con la resistencia de un conductor cuando la temperatura aumenta. CAMBIO DE LA RESISTENCIA EN FUNCION DE LA TEMPERATURA Cuando la temperatura de un conductor aumenta, la resistencia también aumenta de forma significativa, como se muestra en la gráfica: REFERENCIAS [1] Condumex. Manual técnico de cables de energía, capítulo 5 [2] http://www.udb.edu.sv/udb/archivo/guia/electricaingenieria/diseno-de-lineas-de-transmision/2017/i/guia-2.pdf [3]http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/1 32.248.52.100/659/A6.pdf?sequence=6 Fig:1 cambio de resistencia en función de temperatura La fórmula que rige el comportamiento de la resistencia en función de la temperatura es la siguiente: 𝑅 = 𝑅0 [1 + 𝛼(𝑇 − 𝑇0 )] Donde: R= Resistencia del cable a la temperatura T R0=Resistencia del cable a la temperatura T0 (20ºC) α=Coeficiente de resistividad eléctrica a 20ºC EFECTO PIEL Este efecto se produce cuando al transmitir energía eléctrica a través de un conductor, la corriente que circula se distribuye en la superficie del conductor de acuerdo a la frecuencia de la corriente. Cuando se trata de corriente alterna o directa transmitida a muy baja frecuencia la corriente se distribuye de forma uniforme a través de todo el conductor, sin embargo, cuando se aumenta la frecuencia la corriente circula solamente por la superficie exterior del conductor. El efecto piel provoca que la resistencia de corriente alterna sea mayor que la de corriente directa, y aún más, cuando se presentan variaciones en la frecuencia, también existen variaciones en la resistencia eléctrica. 2
