C. CARACTERÍSTICAS DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS

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1 C. CARACTERÍSTICAS DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS Generalidades Un conductor eléctrico es un material que ofrece poca resistencia al paso de la electricidad. La diferencia entre un conductor y un aislante (que es un mal conductor de electricidad o de calor), es más de grado que de tipo. Y es que, en mayor o menor medida, todas las sustancias conducen electricidad. Un buen conductor de electricidad (como la plata o el cobre), puede tener una conductividad mil millones de veces superior a la de un buen aislante (como el vidrio o la mica). El fenómeno conocido como superconductividad (figura 1), se produce cuando al enfriar ciertas sustancias a una temperatura cercana al cero absoluto, su conductividad se vuelve casi infinita. En los conductores sólidos, la corriente eléctrica es transportada por el movimiento de los electrones; y en disoluciones y gases, lo hace por los iones (figura 2). La resistencia, es la propiedad de un objeto o sustancia para oponerse al paso de una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico determina según la Ley de Ohm cuánta corriente fluye en él cuando se le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio. Es el nivel de oposición de un conductor que es recorrido por una corriente de 1 amperio, cuando se le aplica una tensión de 1 voltio. La abreviatura habitual para la resistencia eléctrica es R, y el símbolo del ohmio es la letra griega Omega (Ω). En algunos cálculos eléctricos, se emplea el inverso de la resistencia: 1/R, que se denomina conductancia y se representa con la letra G. La unidad de conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. En algunas obras, todavía se usa la denominación antigua de esta unidad: mho. La resistencia de un conductor, está determinada por una propiedad de la sustancia que lo compone (conocida como conductividad), por la longitud y superficie transversal del Figura 1 Los científicos de los laboratorios Bell investigan las propiedades de los superconductores. 17

2 Figura 2 objeto, así como por la temperatura. A una temperatura dada, la resistencia es proporcional a la longitud del conductor e inversamente proporcional a su conductividad y a su superficie transversal. Generalmente, la resistencia de un material aumenta cuando crece la temperatura. La mayoría de los conductores eléctricos empleados en instalaciones eléctricas, son de cobre o aluminio. Esto se debe a que son materiales de buena conductividad. Comparativamente, el aluminio tiene alrededor de un 84% de la conductividad del cobre; pero como es más liviano, podemos utilizarlo en una cantidad que sea casi cuatro veces la que se necesite de cobre; aun así, el peso de ambos materiales será igual. En nuestro país, se acostumbra emplear el sistema de calibración de conductores denominado American Wire Gage (AWG). Pero deben manejarse las dimensiones en milímetros cuadrados (mm 2 ), para respetar lo estipulado por la NOM (Norma Oficial Mexicana). Aislamiento de los conductores Son muchos los tipos de aislamientos que se aplican a los conductores eléctricos. De entre ellos, podemos señalar los siguientes: (figura 3) A: Aislamiento de asbesto MI: Aislamiento mineral R: Aislamiento de hule SA: Aislamiento de silicio-asbesto T: Aislamiento termoplástico V: Aislamiento de cambray con barniz X: Aislamiento de polímero sintético con barniz FEP: Etileno propileno fluorado RHW: Polímero sintético o de cadena cruzada, resistente al calor y a la flama THW-LS: Termoplástico resistente a la humedad, al calor y a la propagación de incendios. Tipos de conductores eléctricos Conductor aislado: Conductor rodeado por un material de composición y espesor reconocidos por la NOM como aislamiento eléctrico. 18

3 Figura 3 Termoplástico resistente a la humedad Aislamiento termoplástico Polímero sintético Conductor cubierto: Conductor rodeado por un material de composición o espesor no reconocidos por la NOM como aislamiento eléctrico. Conductores de acometida: Conductores comprendidos desde el punto de acometida hasta el medio de desconexión de la misma. Conductor del electrodo de puesta a tierra: Conductor con que el electrodo de puesta a tierra se conecta al conductor de puesta a tierra del equipo, al conductor puesto a tierra o a ambos, del circuito en el equipo de acometida o en la fuente de un sistema derivado separado. Conductor desnudo: Conductor que no tiene ningún tipo de cubierta o aislamiento eléctrico. Conductor de puesta a tierra: Conductor utilizado para conectar un equipo o el circuito puesto a tierra de un sistema de alambrado, al electrodo o electrodos de puesta a tierra. Conductor de puesta a tierra de los equipos: Conductor utilizado para conectar las partes metálicas no-conductoras de corriente eléctrica de los equipos, canalizaciones y otras envolventes, al conductor del sistema puesto a 19

4 tierra, al conductor del electrodo de puesta a tierra o a ambos, en los equipos de acometida o en el punto de origen de un sistema derivado separado. Conductor puesto a tierra: Conductor de un sistema o circuito intencionalmente puesto a tierra. Conductores de fase: Si se usan conductores sencillos o cables multiconductores, los conductores diseñados para usarse como conductores de fase deben estar acabados de modo que se distingan claramente de los conductores puestos a tierra y de los de puesta a tierra. Los conductores de fase deben tener colores distintos al blanco, gris claro o verde, y deben llevar cualquier combinación de colores y sus correspondientes marcas. El color de estas marcas, tampoco debe ser blanco, gris claro o verde; han de consistir en una franja o franjas iguales, que se repitan periódicamente. Conductores desnudos o cubiertos: Cuando se use una combinación de conductores desnudos o cubiertos y conductores aislados, su capacidad de conducción de corriente deberá limitarse al nivel permitido para conductores aislados adyacentes. Cables con recubrimiento metálico y aislamiento mineral: Los límites de temperatura en que se basa la capacidad de conducción de corriente de los cables con recubrimiento metálico y aislamiento mineral, se calculan por medio de los materiales aislantes utilizados en el sello final. Los herrajes de terminación que lleven material aislante orgánico sin impregnar, tienen un límite de temperatura de operación de 90º C. Cálculo de conductores eléctricos Para seleccionar correctamente un conductor eléctrico, deben considerarse varios factores. Ellos son: - El valor máximo del voltaje que se aplicará - La capacidad de conducción de corriente eléctrica - El valor máximo de la caída de tensión El cálculo del conductor debe efectuarse de dos maneras: por corriente y por caída de tensión. 20

5 El resultado del cálculo que arroje el conductor de mayor sección transversal, será el que se seleccione. Cálculo por corriente Sistema Cálculo por caída de tensión Fórmulas a emplearse: 4LI I = - 1F - 2H S = E n En e% 2LI I = - 1F - 3H S = 2 E n En e% 2 x LI I = - 3F - 3H S = E f Ef e% Donde: I = Corriente eléctrica en amperes = Potencia aparente en voltios-amperes de la carga En = Voltaje de fase a neutro en voltios S = Sección transversal del conductor en mm 2 L = Longitud del circuito en metros Ef = Voltaje entre fases en voltios e% = Porcentaje de caída de tensión Nota: Las expresiones para cálculo por caída de tensión, sólo incluyen el efecto resistivo; no consideran los efectos de la reactancia. Los resultados para conductores de secciones de hasta mm 2, son aceptables. Para cálculos en que se involucren conductores de secciones transversales grandes, será necesario consultar las tablas de los fabricantes para incluir el valor de la reactancia inductiva. 21