lunes, 5 de mayo de 2008

TRANSPORTE DE ENERGIA ELECTRICA MEDIANTE TUBOS AL VACIO

Usualmente para construir un circuito para el transporte de energía eléctrica a alta y media tensión se utiliza cableado de aluminio. Desventajas:

  • Pérdidas eléctricas producidas por la resistencia.

El método de transporte que se propone pretende sustituir el cableado de aluminio por un tubo hueco en cuyo interior se ha hecho el vació. El concepto es sumamente sencillo. Consideraciones:

  • Los electrones al circular por esta cavidad hueca no experimentan colisiones con los átomos y no tiene lugar dispersión de energía por esta causa. El vacío tiene su resistencia nula.
  • En principio las perdidas durante la circulación por el vacío son las debidas a la colisión de los electrones con la pared interior del tubo.
  • Los electrones que circulen en el interior del vacío crearan una presión tendente a reventar el tubo, la atmósfera contrarrestará en parte esta sobrepresion interna. El tubo de vació estará conectado a equipos que consumirán una intensidad (imaginemos un caso muy desfavorable), según norma un cable de 300 mm cuadrados y 30 KV puede conducir una corriente de 450 Amperes, es decir una potencia de 13,5 MW. El tubo de vació debería soportar esta intensidad sin estallar, para poder conducir la electricidad a este cable. Teniendo en cuenta que en 450 Amperes hay unos 3x1021 electrones cada segundo, y que los electrones se moverían prácticamente a la velocidad de la luz (sin resistencia estas cosas pasan) tenemos que por cada milímetro de tubo habría 3x1021/3x1010=1010 electrones. Para calcular la fuerza que ejercerían el resto de electrones sobre uno, veremos el caso desfavorable en el que todos los electrones están en un punto menos uno que esta a una distancia R igual al radio interior del tubo (digamos 20 mm). tenemos que los electrones exteriores soportaran una fuerza cada uno de F=9x1010·(1/0,022)·(1/6×1018)·(1010/6×1018) es decir 6,25x10-14 Newtons. Si ahora suponemos que todos los electrones experimentan esta fuerza tenemos una fuerza de 6,25x10-4 Newtons, lo que equivale a una presión sobre los bordes del tubo de (6,25x10-4)/(0,001·2·Pi·0,02)= 5 Pascales, ni una diezmilésima parte de la presión atmosférica. Luego el tubo tendría que trabajar frente a la tensión atmosférica. No obstante podría producirse un fenómeno de difusión a través de la pared del conducto, lo cual implicaría utilizar un material adecuado o incluir un condensador cilíndrico en toda la longitud del conducto que permitiera retener las cargas.
  • El tubo estaría limitado necesariamente por conductores ordinarios en sus extremos, para hacer saltar los electrones del conductor al tubo es posible que hubiera que recurrir al efecto fotoeléctrico. Cuando los electrones de alta velocidad impactaran sobre el extremo opuesto del conductor quizás debiéramos de esperar grandes pérdidas térmicas, un pico en la resistencia, aunque típicamente no se contempla que la resistividad del material dependa de la velocidad de sus portadores de carga. En este aspecto soporta los mismos inconvenientes que da una unión entre un superconductor cualquiera y un conductor ordinario, pero un superconductor cualquiera es muy costoso.