Los metales no magnéticos como el estaño, el cobre, el aluminio, la plata o el cobre se consideran como conductores ideales de electricidad. La industria del cable utiliza una amplia selección de conductores metálicos, pero entre ellos los más comunes son los que emplean aluminio o cobre. Las principales propiedades exigidas a estos conductores son conductividad, resistencia a la tracción, peso y precio.

Conductores de cobre

El cobre es uno de los más antiguos materiales conocidos. Su ductilidad y conductividad eléctrica fueron explotadas en los primeros experimentos con la electricidad por  investigadores como  Ben Franklin y Michael Faraday. El cobre fue utilizado en invenciones como el telégrafo, el teléfono y el motor eléctrico.

Aparte de la plata, el cobre es el metal conductor más común y se ha convertido en un estándar internacional para las aplicaciones eléctricas.

El  IACS (International Annealed Copper Standard) fue creado en 1913 para comparar la conductividad de otros metales con la del cobre. Según esa norma, el cobre recocido comercialmente puro posee una conductividad del 100% IACS. El cobre comercialmente puro producido hoy en día puede tener niveles más altos de conductividad IACS ya que la tecnología de procesamiento ha mejorado a lo largo del tiempo.

A parte de su grande capacidad de conductividad, el cobre resulta resistente a la tracción y posee capacidades de expansión y conductividad térmicas. Los cables de cobre recocido utilizados por fines eléctricos cumplen los requisitos ASTM B3 (especificación para alambre de cobre suave o recocido).

Conductores de aluminio

A pesar de que el cobre tenga una historia más larga y antigua por ser el material elegido para la conductividad eléctrica, el aluminio posee ciertas ventajas que lo hacen más atractivo para algunas aplicaciones específicas. El aluminio tiene solo el 60% de la conductividad del cobre, pero solo el 30% de su peso. Eso significa que un cable pelado de aluminio pesa la mitad que uno de cobre con la misma resistencia eléctrica. Eso, unido a que su precio por unidad de peso es una tercera parte, explica que el aluminio sea en muchas ocasiones el material escogido para secciones medianas.

Los conductores de aluminio están compuestos por diferentes aleaciones conocidas como las series AA-1350 y AA-8000. La serie AA-1350 tiene un contenido mínimo de aluminio del 99.5%.

Las aleaciones de la serie AA-8000 son los únicos conductores de aluminio sólido o trenzado que pueden ser utilizados según el artículo 310 del Código Eléctrico Nacional de Estados Unidos de 2014. La serie de aleaciones AA-8000 cumple con los requisitos del ASTM B800 (Standard Specification for 8000 Series Aluminum Alloy Wire for Electrical Purposes–Annealed and Intermediate Tempers).

Uniones Cobre  – Aluminio

En los años ’60 y ’70, debido al elevado precio del cobre (comparado con el del aluminio), ese grado de aluminio llegó a ser el más popular para el cableado del hogar. Debido a una mano de obra de baja calidad en la realización de las conexiones y las diferencias físicas entre aluminio y cobre, se formaban conexiones de alta resistencia que se convertían en incendios. El aluminio tiene una capacidad muy alta de reacción y es un material ligeramente oxidante. Cuando un líquido de conducción eléctrica afecta a una conexión de aluminio y cobre, se produce una reacción electroquímica con la consecuencia de formación del elemento de contacto. En este proceso, las diferencias de potencial producidas juegan un papel decisivo pues, el elemento de contacto se forma con los electrodos de cobre (ánodos), los electrolitos (agua) y los electrodos de aluminio (cátodos).

La tensión generada hace un cortocircuito con el contacto de cobre y aluminio. Se produce una acumulación o descomposición del aluminio según el flujo de corriente saliente. Este proceso es visible, forma una zona de oxidación en aumento y despliega partículas de polvo situadas en el aluminio en las partes más pequeñas e incluso como reacción permanente, porque así el cobre no se descompone. La resistencia transitoria aumenta en una conexión eléctrica, lo que puede provocar un aumento de temperatura, y el peor de los casos, a un incendio.

En respuesta, las aleaciones de aluminio fueron mejoradas de manera que tuvieran propiedades de fluencia y elongación más similares al cobre pero siempre hay que tener mucho cuidado con este tipo de conexiones. Los conectores deben estar clasificados para su uso con el aluminio. Las conexiones clasificadas para el uso con el aluminio, a menudo se pueden usar también con el cobre y están marcadas como tales, como el AL7CU, un conector adecuado para el uso con conductores de cobre o aluminio a 75°C. En aplicaciones donde las conexiones deben soldarse, se prefiere cobre o cobre estañado, ya que el aluminio es difícil de soldar.

Aplicaciones

Si se utiliza el aluminio en aplicaciones donde anteriormente se utilizaba el cobre, normalmente es suficiente utilizar un conductor de aluminio com dos AWG más grandes que el conductor de cobre. A continuación, una tabla de comparación entre aluminio y cobre para la misma aplicación:

Comparación propiedades XHHW-2 Aluminio serie AA-8000 Cobre
AWG 60A 75°C 6 8
Peso por 300 metros 17,69 kg 29,48 kg
 Diámetro nominal

6,6 mm

5,84 mm
Tensión máxima de tracción 71,2 kg 59,8 kg

 

El cobre se usa mucho más frecuentemente que el aluminio en la realización de cables. Casi todos los cables electrónicos están hechos de cobre, al igual que otros productos que aprovechan la alta conductividad del cobre. Los conductores de cobre también se usan comúnmente en distribución y generación de energía y en aplicaciones automotrices.

Para ahorrar peso y costos, los servicios eléctricos usan aluminio para las líneas aéreas de transmisión. El aluminio también se utiliza donde sus propiedades de bajo peso son importantes, como las aeronaves y futuras aplicaciones en los automoviles. Para los cables coaxiales grandes, el cable de aluminio revestido de cobre se puede utilizar para aprovechar la conductividad del cobre y obtener al mismo tiempo un ahorro de peso gracias al aluminio.

 

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