Intercambio de calor en conductores electricos

Justificación del tema

En la actualidad debido al gran aumento en la demanda de energía eléctrica y a las restricciones que tiene el país económicamente para instalar nuevas líneas para el transporte de esta, es necesario aumentar el flujo de energía que corre a través de los conductores eléctricos ya instalados así como elevar la calidad de los futuros conductores, tomando en cuenta que elvoltaje es por lo regular fijo y el aumento de energía transportada solo se puede lograr elevando el flujo de corriente eléctrica a través de los conductores.
Generalmente cada conductor ejerce una resistencia al flujo de corriente eléctrica lo que origina un calentamiento sobre el hasta cierta temperatura, esta depende de las características físicas y químicas de los materiales con los que fueelaborado el conductor, la magnitud de corriente que fluye sobre él, el tiempo que fluye y el grado o medio de enfriamiento que se tenga para el conductor (comúnmente a condiciones atmosféricas), dicho calentamiento se conoce como efecto Joule.
El incremento en la temperatura que tiene lugar en los conductores eléctricos debido al paso de la corriente es un tema sobre el cual se ha investigadoampliamente debido a las pérdidas que esto genera y principalmente desde el punto de vista de la seguridad, ya que un calentamiento excesivo en los conductores podría dar lugar a un incendio de graves consecuencias.
Algunos puntos importantes a considerar como medidas preventivas son:
- El correcto dimensionamiento de los cables
- La correcta selección de tensión para el conductor utilizado
- Lasprotecciones eléctricas pertinentes para la selección de conductor tomada.
El crecimiento y formación de nuevos centros de consumo de corriente ha originado que los sistemas de potencia aumenten su capacidad. Esto obliga a la generación y transmisión de grandes cantidades de energía, a grandes distancias y utilización de elevadas tensiones de corriente eléctrica.






Introducción

Elcalor es la forma de energía que se puede transferir de un sistema a otro como resultado de la diferencia de temperatura. Un análisis termodinámico se interesa en la cantidad de transferencia de calor, trabajo y masa conforme un sistema pasa por un proceso, de un estado de equilibrio a otro. La ciencia que trata de la determinación de las velocidades de esa transferencia de energía en forma decalor es la transferencia de calor. La transferencia de energía como calor siempre se produce del medio que tiene la temperatura más elevada hacia el de temperatura más baja, y la transferencia de calor se detiene cuando los dos medios alcanzan la misma temperatura.

El calor se puede transferir en tres modos diferentes: conducción, convección y radiación.

Todos los modos de transferencia decalor requieren la existencia de una diferencia de temperatura y todos ellos ocurren del medio que posee la temperatura más elevada hacia uno de la temperatura más baja. Enseguida se da una breve descripción de cada modo.

La conducción es la transferencia de energía de las partículas más energéticas de una sustancia hacia las adyacentes menos energéticas, como resultado de interacciones entre esaspartículas. La conducción puede tener lugar en los sólidos, líquidos o gases. En los líquidos y gases la conducción se debe a las colisiones y a la difusión de las moléculas durante su movimiento aleatorio. En los sólidos se debe a la combinación de las vibraciones de las moléculas en una retícula y al transporte de energía por parte de los electrones libres.

La velocidad de la conducción decalor a través de un medio depende de la configuración geométrica de este, su espesor y el material del que este hecho, así como la diferencia de temperaturas a través de este.



La transferencia de calor por convección se compone de dos mecanismos.
Además de la transferencia de energía debida al movimiento molecular aleatorio (difusión), la energía también se transfiere mediante el...