Cables calefactores con corriente.

Dado que la cantidad de calor generado por la corriente a medida que fluye a través del cable es proporcional al tiempo, la temperatura del cable debe aumentar continuamente a medida que la corriente fluye a través del cable. De hecho, cuando una corriente pasa continuamente a través de un cable, se establece una cierta temperatura constante, aunque la liberación continua de calor continúa en este cable.

Este fenómeno se explica por el hecho de que todo cuerpo cuya temperatura es superior a la temperatura del ambiente cede energía calorífica al ambiente debido a que:

• primero, el propio cuerpo y los cuerpos en contacto con él tienen conductividad térmica;

• en segundo lugar, las capas de aire adyacentes al cuerpo se calientan, ascienden y dan paso a capas más frías, que se vuelven a calentar, y así sucesivamente. (convección de calor);

• en tercer lugar, debido al hecho de que el cuerpo calentado emite rayos oscuros ya veces visibles en el espacio circundante, gastando parte de su energía térmica en esto (radiación).

Todas las pérdidas de calor anteriores son mayores cuanto mayor es la diferencia entre las temperaturas del cuerpo y del medio ambiente.Por lo tanto, cuando la temperatura del conductor llega a ser tan alta que la cantidad total de calor emitido por el conductor al espacio circundante por unidad de tiempo es igual a la cantidad de calor generado en el conductor cada segundo por una corriente eléctrica, entonces la temperatura del conductor dejará de aumentar y se volverá permanente.

La pérdida de calor de un conductor durante el paso de una corriente es un fenómeno demasiado complejo para obtener teóricamente la dependencia de la temperatura del conductor de todas las circunstancias que afectan la velocidad de enfriamiento del cuerpo.

Sin embargo, se pueden sacar algunas conclusiones basadas en consideraciones teóricas. Mientras tanto, la cuestión de la temperatura de los cables es de gran importancia práctica para todos los cálculos técnicos de la red, reóstatos, devanados, etc. Por lo tanto, en tecnología, utilizan fórmulas empíricas, reglas y tablas que dan la relación entre las secciones transversales de los cables y la intensidad de corriente permisible en diversas condiciones en las que se encuentran los cables. Algunas relaciones cualitativas se pueden predecir y establecer fácilmente empíricamente.

Obviamente, cualquier circunstancia que reduzca la influencia de una de las tres causas de enfriamiento del cuerpo aumenta la temperatura del conductor. Señalemos algunas de estas circunstancias.

Un cable recto sin aislamiento estirado horizontalmente tiene una temperatura más baja que el mismo cable con la misma intensidad de corriente en posición vertical, porque en el segundo caso el aire caliente sube a lo largo del cable y la sustitución del aire caliente por aire frío ocurre más lentamente, que en el primer caso.

Un alambre enrollado en espiral se calienta mucho más que un alambre similar del mismo amperaje estirado en línea recta.

Un conductor cubierto con una capa de aislamiento se calienta más que uno sin aislamiento, porque el aislamiento siempre es un mal conductor del calor y la temperatura de la superficie del aislamiento es mucho más baja que la temperatura del conductor, por lo que el enfriamiento de esta superficie por las corrientes de aire y la radiación es mucho más pequeña.

Si un cable se coloca en hidrógeno o gas incandescente, que tienen una conductividad térmica más alta que el aire, entonces la temperatura del cable para la misma intensidad de corriente será menor que en el aire. Por el contrario, con el dióxido de carbono, cuya conductividad térmica es inferior a la del aire, el hilo se calienta más.

Si el conductor se coloca en una cavidad (vacío), la convección de calor se detendrá por completo y el calentamiento del conductor será mucho mayor que en el aire. Esto se usa cuando se instalan bombillas incandescentes.

En general, el enfriamiento de las corrientes de aire de los alambres tiene una importancia primordial entre otros factores de enfriamiento. Cualquier aumento en el área de la superficie de enfriamiento reduce la temperatura del conductor. Por lo tanto, un haz de hilos delgados paralelos que no están en contacto entre sí se enfría mucho mejor que un hilo grueso de la misma resistencia, cuya sección transversal es igual a la suma de las secciones transversales de todos los hilos del haz. .

Para hacer reóstatos de peso relativamente bajo, se utilizan como conductores tiras de metal muy delgadas, que se rizan para reducir su longitud.

Dado que la cantidad de calor desprendido por la corriente en un conductor es proporcional a su resistencia, entonces, en el caso de dos conductores del mismo tamaño pero de diferente sustancia, el conductor cuya resistencia es mayor se calienta a una temperatura más alta.

Al reducir la sección transversal del cable, puede aumentar tanto su resistencia que su temperatura alcance su punto de fusión. Esto se utiliza para proteger la red y los dispositivos de daños por corrientes de mayor fuerza que la que están diseñados para los dispositivos y la red.

Por este llamado fusibles, que son cables cortos hechos de un metal de bajo punto de fusión (plata o plomo). La sección transversal de este cable se calcula de modo que, a una cierta intensidad de corriente especificada, este cable se derrita.

Los datos proporcionados en las tablas para consultar la sección transversal de los fusibles para varias corrientes se refieren a fusibles con una longitud de al menos ciertas dimensiones.

Un fusible muy corto se enfría mejor que uno largo debido a la buena conductividad térmica de las abrazaderas de cobre a las que está conectado y, por lo tanto, se funde a una corriente ligeramente superior. Además, la longitud del fusible debe ser tal que cuando se funde, no se puede formar un arco eléctrico entre los extremos de los cables. De esta manera, la longitud de fusible más pequeña se determina en función de la tensión de red.

Ver también:

Calentamiento de partes activas con flujo de corriente extendido en las fórmulas