Versión íntegra del artículo publicado en la revista Pirelli club. Edición diciembre 1997

Los profesionales de la electricidad, acostumbrados al cumplimiento ine­luctable de la ley de Murphy cada vez que se les cae una tostada del desayu­no con la mantequilla hacia el suelo y en el sitio más sucio de la cafetería o en las raras ocasiones que consiguen contratar una obra en un precio razo­nable – y la Empresa hace suspensión de pagos – se muestran sorprendidos, e incluso quejosos, que dicho principio no sea de aplicación a las instalaciones eléctricas.

Protecciones mal dimensionadas, materiales de calidad más que discutible, sec­ciones insuficientes, resisten inasequi­bles al desaliento los avatares del trabajo diario, permitiendo que la pequeña parte de irresponsables que existe en todo colectivo profesional, siga cometiendo desmanes a diestro y siniestro, impávi­da la faz, firme el ademán.

¿Está equivocada la famosa ley? ¿Es el sector eléctrico, como España en su Época, diferente? ¿Tiene algo que ver en el asunto el agujero de ozono? ¿Dónde está Curro y el Carro de Manolo Escobar? No responderemos a esas preguntas ni en presencia de nuestro abo­gado.

Por otra parte, nuestra única pretensión era abordar brevemente un aspecto fre­cuentemente olvidado en el cálculo de Conductores Aislados, y no el meter­nos en temas cuya transcendencia filo­sófica sobrepasa ampliamente las posi­bilidades de este artículo. Y es que a veces uno se deja llevar por el entu­siasmo.

Y, ¿qué tiene que ver esto con Murphy? Que la explicación adecuada, cuando secciones claramente insuficientes sufren calentamientos menores de los espera­dos, no es que algún competidor tenga un ángel de la guarda especialmente res­ponsable, que tenga entre sus obliga­ciones el soplar sobre ellos para mejorar su refrigeración, simplemente puede que nos encontramos ante un Régimen de cargas no permanente.

Como primera observación, hacerles notar que dicho régimen permanente no deja de ser una abstracción. En el fondo, tengamos en cuenta, puestos a rizar el rizo – y nunca mejor empleada la frase­ – que permanente es eso que nuestras mujeres se hacen en el pelo cada quin­ce días.

El proyectista, en el ejercicio de su res­ponsabilidad como tal, siempre utiliza para el cálculo la situación mas desfa­vorable, por lo que es normal que esta situación, posible en el planteamiento inicial, se dé muy raramente, y de forma mucho mas improbable en la fase de puesta en marcha, con lo que las opor­tunidades de cobrar la obra antes de que pase algo irremediable, crecen de forma exponencial.

Ahora un poco más en serio:

¿Cómo actuar ante un problema de cál­culo de conductores donde se conoce, con el grado de fiabilidad adecuado, que el régimen de carga no es permanente?

Ante todo repasemos rápidamente algu­nos conceptos. En primer lugar la capa­cidad de carga de un cable es un pro­blema de tipo térmico: los aislantes utilizados en la fabricación de los cables ven reducida su vida útil de forma espectacular cuando se sobrepasa su temperatura de funcionamiento.

Se estima que un incremento de solamente 10ºC sobre esta temperatura puede reducir la vida media de un cable a la mitad.

En segundo lugar, la temperatura final a la que llega un conductor depende de la temperatura inicial, de la cantidad de calor generado por unidad de tiempo en el cable y del calor transmitido por éste al medio. La cantidad de calor generada es función de las pérdidas – de todas la pérdidas pero fundamentalmente de las producidas en el conductor por efecto Joule, cuadráticas con respecto a la inten­sidad – y el flujo de calor entre el cuerpo mas caliente – el conductor – y el más frío – el medio circundante – de la diferencia de temperaturas y de las Resistencias tér­micas, según la conocida Ley de Ohm Térmica.

Si los tiempos de conexión – y por lo tanto la cantidad de calor generada – son suficientemente bajos, el cable no lle­gará a calentarse hasta la temperatura máxima permitida por el tipo de aislan­te empleado, por lo que habremos modi­ficado las condiciones del cálculo, pudiendo aceptar sin ningún tipo de irresponsabilidad el uso de un coefi­ciente multiplicador en la intensidad admisible para el régimen permanen­te.

Llegados a este punto, y para una cla­sificación de lo expuesto, podemos defi­nir tres tipos de servicio diferente:

• Servicio permanente: en los casos en los que se puedan esperar períodos de carga de duración suficiente como para hacer alcanzar al sistema la temperatura de régimen.
• Servicio de corta duración: aque los que, en el período de tiempo entre dos conexiones sucesivas, el cable llege a enfriarse hasta la temperatma ambiente.
• ­Servicio intermitente: para los casos en los que, en el período de tiempo entre dos conexiones sucesivas, el cable no llegue a enfriarse hasta la tempera ambiente.

Son estos últimos casos de interés, por exis­tir en la industria muchas aplicaciones que pueden ser incluidas en esta denominación, como los robots de soldadu­ra utilizados con profusión en la indus­trial del automóvil. En general en este tipo de equipos se pueden distinguir dos situaciones diferentes:

• En primer lugar el robot toma pieza a soldar, de la cadena transportadora y la posiciona adecuadamente, tomando una intensidad I₁ durante un tiempo t₁

La Norma alemana VDE 0530, propone emplear para el cálculo de todos los ele­mentos electrotécnicos del sistema -cables, disyuntores de protección, etc.-­ una intensidad equivalente, a la que denomina Intensidad de Substitución, obtenida de la aplicación de la fórmula siguiente:

Para un ciclo mas complicado, con diver­sas intensidades y tiempos, la fórmula anterior puede ser sustituida por la expresión de valor general:

Esta aproximación es suficientemente exacta en la mayoría de los casos, aunque para ser más rigurosos deberíamos tener en cuenta todos los elementos que entran en la resolución del problema: masas de cada uno de los elementos implicados, capacidades caloríficas, resis­tencias térmicas, temperaturas, etc. De hecho distintos cables, en distintas dis­posiciones físicas presentan tan dife­rentes características de disipación del calor, que habitualmente se recurre al empleo de gráficas como las de la ilus­tración donde podemos obtener fácil­ mente la constante de tiempo del siste­ma en función de la sección del conductor, el tipo de cable y la forma de instalación.

Gráfico de la constante de tiempo de un cable.

Antes de finalizar referirme rápida­mente al cálculo de la caída de tensión en este tipo de régimen. Puesto que las máquinas, o en general los consumi­dores alimentados a través de estos con­ductores presentan los mismos reque­rimientos de tensión para su correcto funcionamiento que en el régimen per­manente, deberemos comprobar que con la sección obtenida por el método anterior se obtiene un resultado acep­table, aplicando para el cálculo de la resistencia la temperatura alcanzada por el conductor en el régimen no perma­nente, y la intensidad más alta de las del ciclo.

Nota: El profesional interesado en el tema puede encontrar una explicación mucho mas extensa en el interesante libro de Manuel Llorente Cables Eléctricos Aislados.

Manoel da Costa, diciembre 1997.

Descargue el artículo original AQUÍ: