Por: M.I. Victorino Turrubiates Guillén.
III. PARTE
Ante todo, esto previamente planteado y las indicaciones del M. en I. Victorino Turrubiates Guillén surge la duda más simple, pero esencial del tema como tal. ¿En qué consisten y que son los conductores en la ingeniería eléctrica?
Los conductores son materiales por los que la electricidad pasa fácilmente, que no resisten el flujo de electricidad. Los ejemplos son cobre, aluminio, acero, plata, oro, electrolitos. La capacidad del material para hacer pasar la electricidad a través de él se conoce como conductividad. Según la conductividad, los materiales se clasifican en conductores, aislantes y superconductores.
Los conductores eléctricos permiten que los electrones fluyan entre los átomos de ese material con velocidad de deriva en la banda de conducción. Los conductores eléctricos pueden ser metales, aleaciones metálicas, electrolitos o algunos no metales como el grafito y un polímero conductor. Estos materiales permiten que la electricidad (es decir, el flujo de carga) pase a través de ellos fácilmente.
Los electrones no se mueven ni fluyen en línea recta. En un conductor, los electrones están en movimiento de vaivén o velocidad aleatoria, es decir, se llama velocidad de deriva (Vd) o velocidad promedio. Debido a esta velocidad de deriva, los electrones chocan en todo momento con los átomos u otro electrón en la banda de conducción del conductor.
La velocidad de deriva es bastante pequeña, ya que hay muchos electrones libres. Podemos estimar la densidad de electrones libres en un conductor, por lo que podemos calcular la velocidad de deriva para una corriente dada. Cuanto mayor sea la densidad, menor será la velocidad requerida para una corriente dada.
En el Conductor, el flujo de electrones es contra el Campo Eléctrico (E).
¿Por qué es necesario calcular la corriente de cortocircuito?
Para garantizar que los dispositivos de protección abran los circuitos de la instalación, antes de que se produzcan daños peligrosos por calentamiento de los conductores. Los conductores eléctricos, cuando son atravesados por una corriente eléctrica, tienen una resistencia que se opone a ella. En corriente alterna esta resistencia es un conjunto de 2 diferentes, una resistencia pura (R) y una reactancia inductiva o (XL). Al conjunto de estas dos resistencias es a lo que se llama impedancia (Z). Normalmente se desprecia la XL para facilitar los cálculos, dando así resultados muy aproximados y válidos en la mayoría de las instalaciones.
Como generalmente se desconoce la impedancia del circuito de alimentación a la red (impedancia del transformador, red de distribución y acometida) se admite que en caso de cortocircuito la tensión en el inicio de las instalaciones de los usuarios se puede considerar como 0,8 veces la tensión de suministro.
Empezaremos con los cálculos de la corriente de cortocircuito más sencillas. Caso en el que no conocemos la impedancia que hay antes del elemento de protección, esta forma es la que se suele utilizar para calcular las Icc en los cuadros de protección de las viviendas, es decir, la del IGA y las diferentes PIAs de cada circuito.
Como generalmente se desconoce la impedancia del circuito de alimentación a la red (impedancia del transformador, red de distribución y acometida) se admite que en caso de cortocircuito latensión en el inicio de las instalaciones de los usuarios se puede considerar como 0,8 veces la tensión de suministro.
Esta consideración es válida cuando el Centro de Transformación, origen de la alimentación, está situado fuera del edificio o lugar del suministro de afectado, en cuyo caso habría que considerar todas las impedancias ya que se estaría hablando de una instalación y un establecimiento industrial.
Por lo tanto, se puede emplear la siguiente fórmula:
Icc = (0,8 x V) / R; Ley de ohm.
- Icc intensidad de cortocircuito máxima en el punto considerado
- (V) tensión de alimentación fase neutro (230 V)
- (R) resistencia del conductor de fase entre el punto considerado y la alimentación.
Corrientes de cortocircuito máximas
Estas corrientes corresponden a un corto circuito en los bordes de salida del dispositivo de protección, considerando la configuración de la red y el cortocircuito de mayor aporte. En general, en las instalaciones de baja tensión el tipo de cortocircuito de mayor aporte suele ser el trifásico.
Corrientes de corto circuito máximas y mínimas
Las corrientes máximas corresponden a un cortocircuito en los bornes de salida del dispositivo de protección, considerando la configuración de la red y al tipo de cortocircuito de mayor aporte, en general, en las instalaciones de baja tensión el tipo de cortocircuito de mayor aporte es el trifásico y generalmente se usan para determinar:
- El poder de corte y cierre de los interruptores
- Los esfuerzos térmicos y electrodinámicos en los componentes
Las corrientes mínimas corresponden a un cortocircuito en el extremo del circuito protegido, considerando la configuración de la red y al tipo de cortocircuito de menor aporte, en las instalaciones de baja tensión los tipos de cortocircuito de menor aporte son el fase-neutro (circuitos con neutro) o entre dos fases, estas corrientes se utilizan para determinar:
El ajuste de los dispositivos de protección para la protección de los conductores frente a cortocircuito.
