Barras conductoras: Disposición

Introducción

Las barras se emplean generalmente para el transporte de grandes corrientes; más de 1000 A. También se emplean para corrientes menores en el interior de recintos cerrados (p. e. armarios, cubiertas metálicas o aislantes) y en recintos no cerrados con tensiones no peligrosas, (p. e. baños electrolíticos, lámparas dicroicas).

En general las barras se emplean desnudas, no obstante también se usan ejecuciones cubiertas de resina colada (poliéster, epoxi) formando un bloque rígido. Estas ejecuciones permiten una menor carga pero presentan notables ventajas en cuanto a: la seguridad de las personas, protección contra influencias externas, espacio ocupado, etc.

Las altas intensidades a que están sometidas las barras producen unos efectos térmicos como en cualquier conductor pero con connotaciones especiales en el caso de las barras. También producen unos efectos dinámicos que pueden ser muy importantes, p. e. en caso de cortocircuito. Estos efectos, térmicos y dinámicos son los que determinan básicamente el dimensionado de las barras.

En corriente alterna y altas intensidades se presenta un significado repartimiento desigual de la corriente, debido a las corrientes de Foucault inducidas. Esta distinta densidad de corriente, incluso dentro una misma pletina, da lugar a unas pérdidas adicionales, superiores a las que corresponderían en corriente continua, y por tanto, a un mayor calentamiento.

Esto ocurre no sólo en cada pletina individual, sino también en el conjunto de pletinas que forman las barras, de manera que las pletinas externas toman más carga que las internas. La mayor densidad de corriente se da en los bordes externos.

Las pérdidas por corrientes de Foucault son más o menos proporcionales a la frecuencia y a la conductividad del material, pero son proporcionales al cuadrado de la sección.

A igualdad de sección el aluminio presenta aproximadamente un 65% de las pérdidas por corrientes de Foucault que presenta el cobre, pero a igualdad de resistencia este índice pasa a ser del orden del 160 %.

Disposición

Por consideraciones de simplificación del montaje se suelen usar 1 ó 2 pletinas por fase. A efectos de pérdidas, la mejor solución es la de 2 pletinas por fase.

Para mayores intensidades la disposición preferible es la de 4 pletinas por fase pero ampliando la separación entre las pletinas 2 y 3. Ello da un mejor reparto de la corriente:

Un aumento de separación b-a de 10 a 30 mm no representa ninguna mejora sustancial; debemos ir a separaciones mayores. Con una separación b-a = 70 mm, el reparto de corriente por pletinas de una misma fase resulta:

Es decir, el desvío de carga queda reducido a ± 7% del que correspondería por fase. 

Caso de ser necesarias más de 4 pletinas por fase será bueno considerar perfiles en forma de 

o de tubo que, a efectos de distribución de la corriente ofrecen un mejor comportamiento. El uso de más de 4 pletinas por fase resulta antieconómico pues reduce poco las desigualdades; así p. e. el uso de 7 pletinas por fase lleva a una distribución de corriente como la siguiente:

Comparado con el uso de 4 pletinas/fase vemos:

●         Las pletinas extremas resultan muy poco descargadas, han pasado del 26,7 % al 25,6 %.

●         Las pletinas centrales resultan muy desaprovechadas 5,4 % y 7,5 %.

También pueden descartarse la disposición de 3 barras por fase, pues la central descarga muy poco las externas.

En baja tensión, donde las distancias de aislamiento entre fases pueden ser pequeñas, será conveniente considerar también la posibilidad de usar múltiples pletinas planas, de pequeña sección distribuidas alternativamente.

Esta disposición ofrece un significativamente pequeño factor de Foucault y una mínima caída de tensión inductiva.

En las barras, al igual que en la mayoría de los componentes eléctricos, hay que considerar dos tipos de calentamiento:

●  El producido por la corriente de empleo, que en condiciones normales de funcionamiento, es una corriente permanente o de larga duración.

●      El producido en condiciones anormales o de fallo, siendo el caso más extremo el de cortocircuito. En este caso, el tiempo de disparo de las protecciones suele ser de corta duración.