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EFECTO RESISTIVO EN MATERIALES CONDUCTORES

DOCENTE: ING. EVA GRACIELA ESCOBAR Y SANTILLAN ALUMNO: JOSÉ CARLOS HERNÁNDEZ VÁZQUEZ GRUPO: 2EB

No todos los conductores son iguales a la hora de que circulen por ellos los electrones, pues unos son mejores que otros para tal fin. Todos los conductores tienen una resistencia al paso de esos electrones, siendo mejor conductor cuanta menor resistencia tenga. A la hora de diseñar un conductor eléctrico también se tiene en cuenta su precio pues no es lo mismo fabricar un cable de platino a uno de cobre, aunque el primero sea mucho mejor conductor.

EFECTO RESISTIVO Responsable del calentamiento del conductor y de caída de tensión a lo largo del conductor. La resistencia depende del tipo de material del cual esté hecho. Este efecto es dominante sobre los demás en redes de baja tensión, debidos al calibre de los conductores que se emplean en dichos niveles de tensión. RESISTENCIA DE LA LINEA Los conductores que normalmente se utilizan en líneas aéreas son de aluminio y alma de acero reforzado (ACSR), conductor totalmente de aluminio (AAC), conductor totalmente de aleación de aluminio (AAAC), conductor de aluminio reforzado (ACAR). Estos conductores de estos materiales ofrecen buenas características a la tracción mecánica (caso del ACSR), buena conductividad y además poseen poco peso. Para determinar el efecto resistivo de los conductores se puede hacer por cálculos o por mediciones. En primera instancia parece sencillo el cálculo de la resistencia de un conductor, pero hay varios factores que complican dicho cálculo. Estos factores son los siguientes: la temperatura, efecto skin (pelicular), la forma espiral de los hilos que componen el conductor (espiralización), la frecuencia de la corriente, la tierra como sistema de retorno. El valor de la resistencia efectiva se puede obtener a partir de la medición de pérdida de potencia y del valor efectivo de la corriente. El valor de la resistencia obtenido de esta manera sería: 𝑅=

𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 Ω 𝐼2

La resistencia DC de un conductor de material uniforme se puede calcular como: 𝑅𝐷𝐶 = Donde,

𝜌𝑙 𝐴

RDC = resistencia DC del conductor en W. A = área de la sección transversal del conductor, en m² l = longitud del conductor, en m. 𝜌 = resistividad del material del conductor, en W.m 2.83 x 10-8 W.m para el aluminio a 20 °C.

La resistividad del material del conductor varía en forma aproximadamente lineal con la temperatura. Esta variación se puede calcular con la siguiente expresión: 𝜌2 = 𝜌1

𝑇2 + 𝑇0 𝑇1 + 𝑇0

Donde, T2, T1 son las temperaturas en °C correspondientes a las Resistividades 𝜌2 y 𝜌1 respectivamente. T0 es una constante que puede tomar los siguientes valores, 234.5 para cobre recocido de 100% de conductividad, 241 para cobre estirado en frío de 97.3% de conductividad, 228 para aluminio estirado en frío de 61% de conductividad. INFLUENCIA DEL EFECTO SKIN EN LA RESISTENCIA La resistencia también se ve afectada por el efecto skin (pelicular o superficial). Este consiste en la tendencia que tiene la corriente alterna a concentrarse en la superficie del conductor, efecto que se incrementa con la frecuencia. La resistencia se ve incrementada con este efecto ya que disminuye al área efectiva del conductor para transportar la corriente. El cálculo del incremento de la resistencia debido al efecto skin es complejo, dando lugar a ecuaciones tipo Bessel. Para efectos prácticos la corrección por este efecto se va a considerar al tomar el valor de resistencia a la corriente alterna de las tablas que suministran los fabricantes. Este valor se da para la frecuencia de trabajo del conductor, a una temperatura determinada y para diferentes valores de corriente (pequeñas y »75% de la corriente nominal). INFLUENCIA DEL SISTEMA DE RETORNO EN LA RESISTENCIA. Cuando el sistema de retorno de una corriente es un conductor físico o una tierra de características ideales (𝜌 =0.0), la resistencia total será simplemente la suma de las dos resistencias de los respectivos conductores, el de fase y el de retorno. Cuando el sistema de retorno lo constituye la tierra física la resistencia total está dada por las correcciones de Carson: 𝑅𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 𝑅𝐴𝐶 + ∆𝑅 Donde ∆𝑅 es una serie infinita. 𝜋 4 𝑓 ∆𝑅 = 8𝜋 × 10−4 × 𝑓 [ − √10𝜋 × 10−4 × ℎ√ … ] 8 3 𝜌 Donde, h es la altura del conductor con respecto a la superficie del suelo en m. f es la frecuencia de la corriente en hz. 𝜌 es la resistividad del suelo en W.m.

Para cálculos a 60 hz. una solución que se considera práctica es considerar únicamente el primer término de la serie. Para este caso la corrección sería un término constante que es independiente de la altura del conductor. En lo sucesivo a este término constante de corrección por retorno por tierra se le llamará Rn, y su valor será: 𝑅𝑛 = 0.0592

Ω 𝐾𝑚

REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA 

MODELACIÓN DE REDES DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA LEONARDO CARDONA C. - Profesor Asociado http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/2750/2952/html/24_resistenc ia_elctrica_de_un_conductor.html