Teoría Constructal Aplicada a un Conductor Elétrico

Abstract

En la actualidad es bien conocido que el incremento en la demanda y consumo de la energía eléctrica a escala internacional; además de las restricciones económicas para su distribución, ocasionará que en un futuro próximo sea indispensable aumentar el flujo de energía a través de nuevas redes eléctricas o bien a través de las ya existentes. Considerando que en situaciones reales el voltaje de consumo tiene valores fijos y limitados por las mismas condiciones de operación y distribución de las condiciones eléctricas, el incremento anterior de energía en principio solo podría ser obtenido mediante incrementos de la corriente eléctrica. Sin embargo, los conductores metálicos presentan una resistencia eléctrica al flujo de corriente, que conocida como el efecto Joule, se amplifica y produce tazas de incremento de calor en el conductor mismo elevando considerablemente la resistencia eléctrica del mismo. Para mitigar lo anterior, en el presente trabajo, se propone un modelo teórico alternativo basado en la Teoría Constructal desarrollada por A. Bejan para desarrollar una arquitectura de una red constructal compuesta por un material de alta conductividad térmica e inmersa en el plano transversal de un cuerpo cilíndrico con generación de calor; de tal manera que permita mayores tazas de disipación del calor. Lo anterior es acompañado de una resistencia térmica global menor sujeta a restricciones globales propias del sistema físico analizado. El proceso anterior de optimización constructal confirma que los insertos de material de alta conductividad presentan estructuras de forma dendrítica.