¿Qué es el Efecto de Proximidad?

Definición: Cuando los conductores transportan altos voltajes alternos, las corrientes no se distribuyen de manera uniforme a lo largo de la sección transversal del conductor. Este fenómeno se conoce como efecto de proximidad. El efecto de proximidad causa un aumento en la resistencia aparente de un conductor debido a la presencia de otros conductores que transportan corriente en su vecindad.

Cuando dos o más conductores están posicionados cerca uno del otro, sus campos electromagnéticos interactúan. Como resultado de esta interacción, la corriente en cada conductor se redistribuye. Específicamente, una mayor densidad de corriente se acumula en la parte del hilo del conductor que está más lejos del conductor interferente.

Si los conductores transportan corriente en la misma dirección, los campos magnéticos de las mitades adyacentes de los conductores se anulan entre sí. En consecuencia, no fluye corriente a través de estas mitades adyacentes de los conductores, y la corriente se concentra en las mitades más alejadas.

Cuando los conductores transportan corriente en direcciones opuestas, los campos magnéticos en las partes más cercanas de los conductores se refuerzan mutuamente, lo que lleva a una mayor densidad de corriente en estas regiones adyacentes. Por el contrario, los campos magnéticos en las mitades más alejadas de los conductores se anulan entre sí, resultando en un flujo de corriente mínimo o nulo en esas áreas remotas. En consecuencia, la corriente se concentra en las partes más cercanas de los conductores, mientras que las mitades más alejadas muestran una reducción significativa de la corriente.

Si fluye corriente continua (DC) a través de un conductor, la corriente se distribuye de manera uniforme a lo largo de la sección transversal del conductor. Como resultado, no ocurre ningún efecto de proximidad en la superficie del conductor.

El efecto de proximidad solo es significativo para tamaños de conductores mayores a 125 mm². Para tener esto en cuenta, deben aplicarse factores de corrección.

Al considerar el efecto de proximidad, la resistencia alterna del conductor se convierte en:

Notaciones:

• Rdc: Resistencia DC no corregida del conductor.

• Ys: Factor de efecto de piel (el incremento fraccional en la resistencia debido al efecto de piel).

• Yp: Factor de efecto de proximidad (el incremento fraccional en la resistencia debido al efecto de proximidad).

• Re: Resistencia ohmica efectiva o corregida del conductor.

La resistencia DC Rdc puede obtenerse de tablas de conductores estrangulados.

Factores que Influyen en el Efecto de Proximidad

El efecto de proximidad depende principalmente de factores como el material del conductor, el diámetro, la frecuencia y la estructura. Estos factores se detallan a continuación:

• Frecuencia – El efecto de proximidad se intensifica a medida que aumenta la frecuencia.

• Diámetro – Los diámetros de conductor más grandes llevan a un efecto de proximidad más pronunciado.

• Estructura – Este efecto es más significativo en conductores sólidos en comparación con conductores estrangulados (por ejemplo, ASCR). Los conductores estrangulados tienen una superficie efectiva menor que los conductores sólidos, reduciendo la aglomeración de corriente.

• Material – Los conductores hechos de materiales de alta ferromagnetismo exhiben un efecto de proximidad más fuerte en sus superficies debido a las interacciones de los campos magnéticos.

Métodos para Mitigar el Efecto de Proximidad

Una forma eficaz de reducir el efecto de proximidad es utilizando ACSR (conductores de aluminio reforzados con acero). En un conductor ACSR:

• El acero se coloca en el núcleo para proporcionar resistencia mecánica.

• Los hilos de aluminio rodean el núcleo de acero, formando la capa conductora externa.

Este diseño minimiza el área superficial expuesta a las interacciones de los campos magnéticos. Como resultado, la corriente fluye principalmente a través de las capas externas de aluminio, mientras que el núcleo de acero transporta poca o ninguna corriente. Esta configuración reduce significativamente el efecto de proximidad en el conductor.