Facultad Politécnica. Materiales Eléctricos. CONDUCTORES ELECTRICOS Sanabria Benitez, Victor Ariel. [email protected] Maidana Villaalta, Lucas Ricardo [email protected] RESUMEN: Los conductores eléctricos o materiales conductores son aquellos que tienen poca resistencia a la circulación de la corriente eléctrica, dadas sus propiedades específicas. La estructura atómica de los conductores eléctricos facilita el movimiento de los electrones a través de estos, con lo cual este tipo de elementos favorece la transmisión de electricidad. A. TREFILADO Este proceso inicial consiste en reducir el tamaño del alambre de cobre, hasta obtener el diámetro final deseado. El cobre llega desde las fundiciones a las fábricas en grandes rollos de 5 toneladas, en este punto el cobre de 8 mm de diámetro es denominado técnicamente alambrón. A la primera fase del trefilado se le denomina desbaste, y se desgasta el alambrón hasta obtener el diámetro en 2 mm. A partir de este alambre de 2 mm se entra en el trefilado fino, en la que se reduce hasta obtener el diámetro definido para cada conductor. PALABRAS CLAVES: Conductor, cobre, aluminio, cableado, unipolares, multipolares, resistencia. I. INTRODUCCION B. Los Conductores Eléctricos son los caminos a lo largo de los cuales se mueve la energía eléctrica. La palabra conductor describe cualquier material que permite circular con facilidad a la corriente eléctrica. Puesto que la corriente eléctrica es un flujo de electrones, los materiales que permiten moverse con libertad a los electrones son buenos conductores. A efectos del presente artículo, nos enfocaremos en las características de los materiales conductores en estado puro; además, conoceremos cuáles son los materiales conductores más empleados en la actualidad y por qué. II. CABLEADO Los hilos de alambre se montan en una máquina trenzadora, que se encarga de agrupar los hilos para formar el conductor. Mediante el cableado se forman conductores de secciones muy diversas, y de conductores variados según la necesidad de cada cliente. C. ENCORDADO Mediante este proceso se aplica una torsión necesaria al cable. Cada tipo de conductor recibe una cierta torsión distinta. Estos cables son aptos para resistir tensiones mecánicas medias, en particular estrés abrasivo y de lavado, para cargas de torsión continua flexible, con, al mismo tiempo, esfuerzo de flexión continuo a la libre circulación sin ninguna carga de tracción. MARCO TEORICO Gran parte de los equipos de alta tecnología que nos rodea necesitan cables muy especializados, los cables son diseñados a medida y fabricados para obtener un rendimiento especifico o soportar diferentes condiciones ambientales. En el corazón de todo cable están los conductores eléctricos, ese conductor nace como un simple alambre de cobre y es aplicado a varios procesos de elaboración para así obtener el cable propiamente dicho y en condiciones perfectas para su utilización, dichos procesos están dados por: D. EXTRUCCION La máquina extrusora lo recubre de plástico, esto se solidifica con agua helada para que actúe como aislante, y de esta manera evitar figas de corriente. En este proceso el material de aislamiento se funde y aplica sobre el conductor en continuo. Los materiales de aislamiento pueden ser de distinta naturaleza, como el PVC, XLTE, etc. 1 Facultad Politécnica. Materiales Eléctricos. En función a las características del cable, los materiales de aislamiento pueden variar. La calidad de un material de aislamiento puede estar definida por dos características básicas, su capacidad de aislamiento y su nivel térmico. La capacidad de aislamiento y el espesor del conductor determinaran la tensión máxima que ofrece el cable; mientras un material de mayor nivel térmico permitirá transmitir mayor potencia para una misma sección del conductor. III. motivo se debe ser muy cuidadoso al momento de optar por un producto ya que una mala elección podría acarrear al comerciante, al electricista y al consumidor final serios problemas y pérdidas económicas. [ CITATION INP \l 15370 ] IV. Características Los conductores eléctricos se caracterizan por no ofrecer mucha resistencia al paso de la corriente eléctrica a través de estos, lo cual solo es posible gracias a sus propiedades eléctricas y físicas, que garantizan que la circulación de electricidad por el conductor no induzca la deformación o destrucción del material en cuestión. CONTROL DE CALIDAD Al finalizar cada paso nombrado anteriormente, el material fabricado es sometido a pruebas de conformidad, las cuales determinan si el material es apropiado y se encuentra en condiciones de ser procesado en el siguiente paso. En el caso de que no cumpla las condiciones de conformidad es analizado para determinar si es posible solucionar el problema o en el peor de los casos ser totalmente descartado. El ensayo de rutina consiste en verificar si en cada paso de la producción el producto cumple con los requisitos y se encuentra en condiciones. Además, verificar los materiales aislantes que necesiten ser testados para su posterior liberación, tanto en la estufa como en la caldera o en la máquina de tracción. La calidad comienza por la selección cuidadosa de la materia prima así como de los proveedores. Los materiales son trasladados mediante maquinarias adecuadas y personal capacitado. El almacenaje es realizado en depósitos exclusivos y acondicionados especialmente logrando el resguardo óptimo del producto en todo momento. Los cables INPACO son controlados en todos los procesos mediante un moderno laboratorio. Equipado con un instrumental calibrado periódicamente por organismos internacionales acreditados, el mismo nos permite realizar rigurosos controles mecánicos, dimensionales y eléctricos como ensayos de envejecimiento, diámetro y espesor, resistencia a la llama, choque térmico, pruebas de alta tensión entre otros. Todos ellos basados en normas técnicas internacionales adoptadas por nuestro país como la norma MERCOSUR, norma ABNT, norma IRAM, IEC, etc, según las exigencias dándole a los cables INPACO el respaldo de garantía, calidad, confianza y seguridad. La calidad técnica de los cables eléctricos representa seguridad, por lo tanto debe ser juzgada con mucha seriedad. El rígido control de calidad de las materias primas, la alta tecnología necesaria para la fabricación de cables confiables y resistentes, además de la verificación de las exigencias técnicas más severas, son diferencias que no se notan a primera vista, por este Conductividad buena Los conductores eléctricos deben tener una conductividad eléctrica buena para cumplir con su función de transporte de energía eléctrica. La Comisión Electrotécnica Internacional determinó a mediados de 1913 que la conductividad eléctrica del cobre en estado puro podía servir de referencia para medir y comparar la conductividad de otros materiales conductores. Así, se estableció el Estándar Internacional del Cobre Recocido (International Annealed Copper Standard, IACS por sus siglas en inglés). La referencia adoptada fue la conductividad de un hilo de cobre recocido de un metro de longitud, y un gramo de masa a 20 °C, cuyo valor es igual a 5,80 x 107 S.m-1. Este valor se conoce como conductividad eléctrica 100 % IACS, y es el punto de referencia para medir la conductividad de los materiales conductores. Un material conductor es considerado como tal si posee más de 40 % IACS. Los materiales que tengan una conductividad superior a 100 % IACS son considerados materiales de alta conductividad. Estructura atómica permite el paso de la corriente La estructura atómica posibilita el paso de la corriente eléctrica, ya que los átomos poseen pocos electrones en su capa de valencia y, a su vez, estos electrones están desprendidos del núcleo del átomo. La configuración descrita implica que no se requiere de una gran cantidad de energía para que los electrones se trasladen de un átomo al otro, facilitando el movimiento de electrones a través del conductor. Este tipo de electrones se denomina electrones libres. Su disposición y libertad de movimiento a lo largo de la estructura atómica es lo que hace propicia la circulación de la electricidad a través del conductor. Núcleos unidos La estructura molecular de los conductores está conformada por una red de núcleos muy unida, la cual 2 Facultad Politécnica. Materiales Eléctricos. se mantiene prácticamente inmóvil debido a su cohesión. Esto hace propicio el movimiento de los electrones que se encuentran alejados dentro de la molécula, ya que estos se movilizan libremente y reaccionan ante la cercanía de un campo eléctrico. Dicha reacción induce el movimiento de los electrones en una dirección específica, con lo cual se da pie a la circulación de corriente eléctrica pasando por el material conductor. Por excelencia, los mejores conductores eléctricos son los metales sólidos, entre los cuales se destacan el cobre, el oro, la plata, el aluminio, el hierro y algunas aleaciones. No obstante, existe otro tipo de materiales o soluciones que tienen buenas propiedades de conducción eléctricas, como el grafito o las soluciones salinas. Dependiendo de la forma en la cual se lleva a cabo la conducción eléctrica, es factible diferenciar tres tipos de materiales o medios conductores, los cuales se detallan a continuación: Equilibrio electrostático Al estar sometidos a una carga particular, los materiales conductores alcanzan eventualmente un estado de equilibrio electrostático en el que no se produce el movimiento de cargas en el interior del material. Las cargas positivas se aglomeran en un extremo del material y las cargas negativas se acumulan en el extremo opuesto. El desplazamiento de las cargas hacia la superficie del conductor genera la presencia de campos eléctricos iguales y opuestos en el interior del conductor. Así, el campo eléctrico interno total dentro del material es nulo. Conductores metálicos Este grupo está conformado por los metales sólidos y sus respectivas aleaciones. Los conductores metálicos deben su alta conductividad a las nubes de electrones libres que favorecen la circulación de corriente eléctrica a través de estos. Los metales ceden los electrones ubicados en la última órbita de sus átomos sin invertir mayores cantidades de energía, lo cual hace propicio el salto de electrones de un átomo a otro. Por su parte, las aleaciones se caracterizan por tener una alta resistividad; es decir, presentan una resistencia proporcional a la longitud y diámetro del conductor. Las aleaciones más empleadas en instalaciones eléctricas son el latón, una aleación de cobre y zinc; la hojalata, una aleación de hierro y estaño; aleaciones de cobre y níquel; y aleaciones de cromo y níquel. Características físicas Maleables Los conductores eléctricos deben ser maleables; es decir, deben ser capaces de deformarse sin romperse. Los materiales conductores suelen emplearse en aplicaciones domésticas o industriales, en las cuales deben ser sometidos a curvaturas y dobleces; por esto, la maleabilidad es una característica sumamente importante. Conductores electrolíticos Se trata de soluciones constituidas por iones libres, que ayudan a la conducción eléctrica de clase iónica. En su mayoría, este tipo de conductores están presentes en soluciones iónicas, ya que las sustancias electrolíticas deben someterse a disociaciones parciales (o totales) para formar los iones que serán portadores de carga. Los conductores electrolíticos fundamentan su funcionamiento en las reacciones químicas y en el desplazamiento de la materia, lo cual facilita el movimiento de los electrones a través del camino de circulación habilitado por los iones libres. Resistentes Estos materiales deben ser resistentes al desgaste, para soportar las condiciones de estrés mecánico a las que suelen estar sometidos, aunadas a las temperaturas elevadas debido a la circulación de la corriente. Capa aislante Al ser empleados en una aplicación residencial, industrial o como parte del sistema interconectado de suministro eléctrico, los conductores deben estar siempre recubiertos por una capa aislante adecuada. Esta capa externa, también conocida como chaqueta aislante, es necesaria para evitar que la corriente eléctrica que circula a través del conductor esté en contacto con las personas u objetos que se encuentran alrededor. Conductores gaseosos En esta categoría se encuentran los gases que hayan sido sometidos previamente a un proceso de ionización, lo cual posibilita la conducción de electricidad a través de estos. El aire en sí mismo funge como un conductor de electricidad cuando, al producirse la ruptura dieléctrica, sirve como medio conductor de electricidad para la formación de rayos y descargas eléctricas. V. Tipos de conductores eléctricos Existen diferentes categorías de conductores eléctricos y, a su vez, en cada categoría están los materiales o medios de mayor conductividad eléctrica. Ejemplos de conductores: Aluminio 3 Facultad Politécnica. Materiales Eléctricos. Es altamente empleado en sistemas de transmisión eléctrica aéreos ya que, a pesar de tener una conductividad 35 % menor al compararse con el cobre recocido, su peso es tres veces más ligero que este último. Las tomas de alta tensión suelen estar recubiertas por una superficie externa de cloruro de polivinilo (PVC), la cual evita el sobrecalentamiento del conductor y aísla el paso de la corriente eléctrica del exterior. Cobre Es el metal más empleado como conductor eléctrico en aplicaciones industriales y residenciales, dado el balance que presenta entre su conductividad y el precio. El cobre puede ser empleado en conductores de bajo y mediano calibre, de uno o varios hilos, dependiendo de la capacidad amperimétrica del conductor. aislamiento del cable conductor, la más aplicada es la prueba de resistencia de aislamiento del cable, debido a su deterioro, está sujeto a muchos efectos que pueden ocasionar que falle: daños mecánicos, vibraciones, calor o frío excesivo, suciedad, aceite, vapores corrosivos, humedad de los procesos, o simplemente la humedad de un día nublado. Los equipos de pruebas para cables y conductores eléctricos son de mucha importancia para logra establecer parámetros que garanticen las estabilidad y funcionamiento óptimo de los cables, además logra facilitar las actividades de mantenimiento en los cables de potencias, mediante revisiones periódicas y realizar sustituciones de cables en los casos más necesarios. VII. Oro Es un material empleado en montajes electrónicos de microprocesadores y circuitos integrados. También es empleado para fabricar los bornes de las baterías para vehículos, entre otras aplicaciones. La conductividad del oro es aproximadamente 20 % menor que la conductividad del oro recocido. Sin embargo, es un material muy duradero y resistente a la corrosión. Plata Con una conductividad de 6,30 x 107 S.m-1 (9-10 % superior a la conductividad del cobre recocido), es el metal con mayor conductividad eléctrica conocido a la fecha. Se trata de un material muy maleable y dúctil, con una dureza comparable a la del oro o el cobre. No obstante, su costo es sumamente elevado, por lo que su uso no es tan común en la industria. VI. REFERENCIAS [1] «INPACO,» [En http://www.inpaco.com.py. línea]. Available: [2] https://www.lifeder.com/conductoreselectricos/ [3] https://www.monografias.com/trabajospdf2/cables-electricos/cableselectricos2.shtml#conclusioa VIII. ANEXOS CONCLUSION El conductor eléctrico es un material que permite con facilidad la conducción de la corriente eléctrica, los más utilizados son el cobre y el aluminio. También, son empleados el oro y la plata, se definen, también, como el camino por el cual circula la corriente eléctrica. Es el medio por el cual se transporta la corriente eléctrica. Las principales características de los cables son: el Conductor que los constituye, el aislamiento, las cubiertas y el comportamiento ante los agentes externos y se clasifican por su función, su tensión de servicio, por la naturaleza de sus componentes y por sus aplicaciones específicas. A los cables de potencias se les realizan una serie de pruebas, generalmente de resistencia, en las cuales es estudiada la conductibilidad, la resistencia y el Fig 1. Máquina de trefilado de cobre. 4 Facultad Politécnica. Materiales Eléctricos. Fig 5. Fábrica de cables. Fig 2. Conductor de Cobre. Fig 3. Conductor de Aluminio. Fig 4. Conductor de oro con acero. 5
