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Tipo de papel de investigación de curva de daño térmico de conductores eléctricos
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Curva de daño térmico de conductores eléctricos
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Freddy Constante 1, John Chicaiza 2 y Henry Molina 3
Afiliación 1;
[email protected] [email protected] Afiliación 2;
[email protected] 3 Afiliación 3;
[email protected] [email protected]
4 5 6
1
7
Recivido:21/01/2019; Aceptado:22/01/2019; Publicado: 22/01/2019
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La ecuación sirve para determinar le daño del conductor al aire libre para corrientes elevadas el uso de esta forma de la ecuación es ampliamente utilizada para diversos fines
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Resumen:
Palabras claves: Ecuación, Daño, Corrientes.
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1. Introducción
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2. Curva de daño de conductores eléctricos
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En el caso de los conductores eléctricos la capacidad de conducción de corriente se conoce como la corriente de ampacidad y representa la conducción en estado estable, la capacidad de disipación de calor producido por esta corriente está limitada por el límite de temperatura de aislamiento del conductor, ya que depende del material de que este fabricado el mismo. En la siguiente figura se representa la clasificación de los conductores de acuerdo al tipo de material.
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29 30 31
Sensors 2018 , 18 , x; doi: FOR PEER REVIEW
www.mdpi.com/journal/sensors www.mdpi.com/journa l/sensors
Sensors 2018 , 18 , x FOR PEER REVIEW
32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
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Cuando ocurre el cortocircuito en un conductor eléctrico la corriente puede aumentar varias veces la corriente de ampacidad del conductor, si este valor de corriente fuera permanente, entonces la elevación de temperatura seria tal que el aislamiento fallaría por exceso de calor, entonces para relacionar o correlacionar las características de resistencia electromagnética del conductor eléctrico para los valores de corriente en función del tiempo y las características de los dispositivos de protección asociados a cada elemento, se debe trazar la curva de daño del conductor. Para la protección de los conductores eléctricos dependiendo del nivel de tensión y de la importancia de la instalación pueden usarse como medios de protección desde fusibles hasta interruptores termomagnéticos o electromagnéticos. Para el caso de un interruptor como medio de protección y que representa el caso de mayor atención, la capacidad del interruptor no debe ser mayor de 600% de la ampacidad del cable o conductor. Para el trazo de la curva de daño se emplea generalmente las curvas proporcionadas por los fabricantes, pero en caso de que no se conozcan, se aplican las ecuaciones siguientes: Para el cobre: I CM
2
( t ) Fac Fac
(tf ) 234, 5 0,0297log 10 5) (to 234, 5)
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Para el aluminio:
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I CM
2
( t ) Fa Facc
(tf ) 228,1 0,0125log 10 ( t o 2 2 8 , 1 )
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Donde:
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I= Corriente que circula por el conductor en A
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CM= Calibre del
52 53 54 55 56 57
conductor T=Tiempo den que circula la corriente, en segundos To= Temperatura inicial antes de un cambio de corriente en °C Tf=Temperatura final después de un cambio de corriente en °C Fac=Relación de efecto piel o relación de corriente alterna a corriente directa En la tabla se observa el calibre de conductores utilizados en circuitos de distribución aéreos . Tensión electrica
Calibre
preferente (kV)
(kCM/AWG)
13,8
3/0 1/0
Material
Capacidad
Aplicación
máxima (A)
Cu Cu
355 275
Troncales Troncales- Ramales
58 59
Ejemplo:
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Trazar la curva de daño de un conductor de cobre 1/0 AWG (53.5 mm 2) en hoja logarítmica que tiene una ampacidad de 275 A, su temperatura a esta corriente es de 90 °C, la temperatura final estimada límite del aislamiento es de 150 °C, el factor de efecto piel es de 1,10.
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Sensors 2018 , 18 , x FOR PEER REVIEW
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1CM 1 pu lg 53, 5mm2 105583, 6005 CM 6 mm 25,4 2 10 pu lg 4
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Despejamos la corriente que circula por el conductor de la siguiente formula
2
I CM 65
66
67
68
2
(tf ) 234, 5 5) 0,0297log (to 234, 5) 10
( t ) Fa Facc
tf 234.5C 0,0297log 10 to 234,5C CM I tFac Para trazar la curva de daño del cable 1/0 se considera los tiempos de referencia to 0,1s y t f 10 s tf 234.5C 0,0297log10 to 234,5C I CM tFac 150 234. 234.5 5C 150 0,0297log10 C 9 0 2 3 4 ,5 105583,6005CM I 0,1 0,11,10 I 0,1 14892,17053 A 150 234. 234.5 5C 150 0,0297log10 9 0 2 3 4 ,5 C 105583,6005CM I10 10 1,10 I 10 14892,17053 A
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Ahí obtenemos la curva de cobre
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70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
6. Conclusiones
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Sirve para dimensionar los aislamientos que puedan resistir las temperaturas elevadas que se producen y esto depende del tipo de conductor Para las curvas de transformadores, relés de sobrecorriente y la capacidad térmica de conductores se usaron los modelos matemáticos expresado en las l as normas ANSI/IEEE y IEC. Del análisis termográfico determinamos un delta de te temperatura mperatura lo comparamos con la sección y observamos claramente en la curva que a menor sección mayor calentamiento, no obstante observamos que por más que se utiliza el calibre adecuado presenta incremento de temperatura.
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Referencias
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CASTAÑO, S. Ramirez. Redes de distribución de energía. Manizales: Universidad Nacional de Colombia, 2004. SÁNCHEZ, Lara; ABRAHAM, Jorge. Artículo Científico-Diseño e implementación de una hoja de cálculo para efectuar la coordinación de protecciones eléctricas en medio voltaje. 2014. MOYOLEMA, Saqui; FERNANDO, Claudio. Análisis de fallos y evaluación energética de anomalías en conductores eléctricos de potencia mediante termografía. 2016. Tesis de Licenciatura. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo.
88 89 90 91 92
96 97 98 99 100 101
