Los materiales más usados como conductores eléctricos son el cobre y el aluminio, aunque el primero es superior en características eléctricas y mecánicas (la conductividad del aluminio es aproximadamente un 60% de la del cobre y su resistencia a la tracción es de un 40%), las características de bajo peso y menor costo del aluminio, han dado lugar a un amplio uso tanto para conductores desnudos como aislados.
En la tabla Nº 2.1 se compara en forma general las propiedades principales de los metales usados en la manufactura de cables. Se han incluido en esta tabla, metales que no se utilizan directamente como conductores; por ejemplo: plomo, usado para agregar la impermeabilidad del cable, y el acero, que se emplea como armadura para protección y como elemento de soporte de la tensión mecánica.
Tabla 2.1 Características de los Metales
| Metal | Cu. elec. Blando | Al. duro | Almelec 3/4 dureza | Plomo (alea. al) | Acero | |
Peso Espec. [kg/dm 3] |
8.89 |
8.89 |
2.7 |
2.7 |
11.35 |
7.8 |
r a 20 o C [ W km/mm 2] |
17.5 |
17.8 |
28.5 |
32.5 |
206 |
190 |
Temp. Fusión [ o C] |
1083 |
1083 |
657 |
657 |
327 |
1400 |
Resis. Ruptura [N/mm 2] |
20-25 |
35-50 |
12-15 |
35-40 |
1.75 |
40-150 |
Calor Especif. [Cal/ o Cg] |
0.093 |
0.093 |
0.214 |
0.214 |
0.030 |
0.114 |
E [N/mm 2] |
10500 |
12000 |
5600 |
6000 |
1700 |
18500 |
a a 20° C [10 -6 / o C] |
17 |
17 |
23 |
23 |
29 |
11.5 |
Coef. D r con t [10 -3 / o C] |
4 |
4 |
4 |
3.6 |
4.2 |
4 |
Coduc.Térmica [W/ o Ccm] |
3.85 |
3.85 |
2.17 |
1.84 |
0.35 |
0.46 |
En el cobre usado en conductores eléctricos, se distinguen tres temples; blando, semiduro y duro; con propiedades algo diferentes, siendo el cobre blando de mayor conductibilidad y el cobre duro el de mayor resistencia mecánica.
En la tabla Nº 2.2 se comparan algunas de las características más importantes en conductores fabricados de cobre y aluminio.
Tabla 2.2 Comparación de características entre cobre y aluminio.
Características |
Cobre |
Aluminio |
Resistencia eléctrica |
1 |
1.56 |
Resistencia mecánica |
1 |
0.45 |
Para igual volumen : relación de pesos. |
1 |
0.30 |
Para igual conductancia: relación de áreas. |
1 |
1.64 |
relación de diámetros. |
1 |
1.27 |
relación de pesos. |
1 |
0.49 |
Para igual diámetro : relación de resistencias. |
1 |
1.61 |
capacidad de corriente. |
1 |
0.78 |
La flexibilidad de un conductor se logra de dos maneras, recociendo el material para suavizarlo o aumentando el número de hebras que lo forman.
La operación de reunir varios conductores se denomina cableado y da lugar a diferentes flexibilidades, de acuerdo con el número de hebras que lo forman, el peso o longitud del torcido de agrupación y el tipo de cable.
Los conductores pueden tener varias configuraciones, algunas de ellas se muestran en la figura N° 2.2.
Figura N° 2.2 Distintas formas de conductores.
El conductor circular compacto ; en este tipo de conductor, las hebras que lo constituyen .tienen diferentes secciones, de modo de aprovechar mejor el espacio. Con esta construcción, se obtiene un conductor de menor diámetro y peso, que un conductor concéntrico, comparando una misma sección de cobre. Esto significa estructuras mas livianas en tendidos aéreos o ductos de menor diámetro en tendido subterráneo.
El conductor sectorial; en este tipo de conductor las hebras se agrupan para ocupar un sector circular equivalente a un tercio de circunferencia. Esta forma de construcción se emplea en la fabricación de cables trifásicos.
El cable anular; consisten en alambres trenzados helicoidalmente, en capas concéntricas, sobre un núcleo que puede ser una hélice metálica. Esta construcción disminuye el efecto Skin y por lo tanto la resistencia efectiva.
El conductor segmenta; este conductor esta formado por tres o cuatro segmentos, aislados entre si por una delgada capa de aislante, todo trenzado en conducto. Los segmentos se conectan en paralelo. Con esto se reduce el efecto Skin. El conductor tiene algunas ventajas en el orden dimensional, ya que se consigue una sección menor y más económica que los conductores anulares.
Comparando los cables conductores sectoriales, con los equivalentes de conductores redondos, se tiene que los primeros presentan las siguientes ventajas:
• Menor diámetro.
• Menor peso.
• Costo más bajo.
Pero tienen en cambio estas desventajas:
• Menor flexibilidad.
• Mayor dificultad en la ejecución de uniones.
La mayoría de los cables utilizados en líneas de transmisión, son concéntricos y están formados por 3 - 7 - 12 - 19 - 37 - 61 - 91 - 127 hebras. Algunas de las formaciones en cables se muestran en la figura N° 2.3
Figura N° 2.3 Construcción típicas de cuerdas.
En el capítulo 8, sección 8.4 están descritas las formas de denominar los calibres de los conductores eléctricos, como también las equivalencias entre medidas.
