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CONDUCTORES ELÉCTRICOS
Los conductores son materiales que transmiten toda la carga eléctrica que es puesta en
contacto con ellos, a todo punto de su superficie. Los mejores conductores son los
metales y sus aleaciones. Hay materiales no metálicos que conducen la electricidad,
como el grafito, soluciones salinas, y materiales en estado de plasma. El material más
empleado para el transporte de la energía eléctrica es el cobre, que se presenta en forma
de cables de uno o más hilos. También se emplea el aluminio, aunque su conductividad
es el 60% de la del cobre, pero su liviandad lo hace apto para las líneas de alta tensión.
El oro se utiliza para condiciones especiales (ciertos circuitos en electrónica). La
resistencia de los conductores eléctricos dependerá también de la longitud y grosor de
los mismos. Los cables de cobre que se utilizan se diferencian en blandos, semiduros y
duros, siendo mejores conductores los de cobre blando, y los de cobre duro, de mayor
resistencia mecánica. Para darle flexibilidad a los cables, podemos recocer el alambre, o
agregando varias hebras recocerse el alambre o agregar varios cabos.
B- Súper Conductores:
Se denomina superconductividad a la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales
para conducir corriente eléctrica sin resistencia y pérdida de energía en determinadas
condiciones.
La resistividad eléctrica de un conductor metálico disminuye gradualmente a medida
que la temperatura se reduce. Sin embargo, en los conductores ordinarios, como el cobre
y la plata, las impurezas y otros defectos producen un valor límite. Incluso cerca de cero
absoluto una muestra de cobre muestra una resistencia no nula. La resistencia de un
superconductor, en cambio, desciende bruscamente a cero cuando el material se enfría
por debajo de su temperatura crítica. Una corriente eléctrica que fluye en una espiral de
cable superconductor puede persistir indefinidamente sin fuente de alimentación. Al
igual que el ferromagnetismo y las líneas espectrales atómicas, la superconductividad es
un fenómeno de la mecánica cuántica.
La superconductividad ocurre en una gran variedad de materiales, incluyendo elementos
simples como el estaño y el aluminio, diversas aleaciones metálicas y algunos
semiconductores fuertemente dopados. La superconductividad no ocurre en metales
nobles como el oro y la plata, ni en la mayoría de los metales ferromagnéticos.
C- Semiconductores:
Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante
dependiendo de diversos factores, como por ejemplo el campo eléctrico o magnético, la
presión, la radiación que le incide, o la temperatura del ambiente en el que se encuentre.
El elemento semiconductor más usado es el Silicio, el segundo el Germanio, aunque
idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos II y
III con los de los grupos VI y V respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y
SCd). Posteriormente se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica
común a todos ellos es que son tetravalentes, teniendo el silicio una configuración
electrónica s²p².
D- Dieléctricos o aislantes:
son los materiales aislantes, que no conducen la electricidad, como : el vidrio, la
cerámica, los plásticos, la goma, la mica, la cera, el papel, la madera seca, porcelana,
baquelita. En realidad no existen materiales totalmente aislantes o conductores, son
mejores o peores conductores eléctricos. Estos materiales se emplean para forrar a los
conductores y evitar cortocircuitos, también para fabricar elementos para fijar los
conductores a los soportes sin contacto eléctrico. El aire y el agua son aislantes en
determinadas condiciones.
3- Conductores Eléctricos:
Los conductores eléctricos son materiales cuya resistencia al paso de la electricidad es
muy baja. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones, aunque
existen otros materiales no metálicos que también poseen la propiedad de conducir la
electricidad, como el grafito o las disoluciones y soluciones salinas (por ejemplo, el
agua de mar) o cualquier material en estado de plasma.
Para el transporte de energía eléctrica, así como para cualquier instalación de uso
doméstico o industrial, los mejores conductores son el oro y la plata, pero debido a su
elevado precio, los materiales empleados habitualmente son el cobre (en forma de
cables de uno o varios hilos), o el aluminio; metal que si bien tiene una conductividad
eléctrica del orden del 60% inferior es, sin embargo, un material tres veces más ligero,
por lo que su empleo está más indicado en líneas aéreas de transmisión de energía
eléctrica en las redes de alta tensión1
La conductividad eléctrica del cobre puro fue adoptada por la Comisión Electrotécnica
Internacional en 1913 como la referencia estándar para esta magnitud, estableciendo el
International Annealed Copper Standard (Estándar Internacional del Cobre Recocido) o
IACS. Según esta definición, la conductividad del cobre recocido medida a 20 °C es
igual a 58.0 MS/m.2 A este valor es a lo que se llama 100% IACS y la conductividad
del resto de los materiales se expresa como un cierto porcentaje de IACS. La mayoría de
los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100% IACS pero existen
excepciones como la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados
C-103 y C-110.3
4-Tipos de conductores Eléctricos:
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Alambres: Estos son conductores que están formados por un hilo sólido.
Cables: Estos son hechos con alambres o hilos más delgados, para lograr una
mejor flexibilidad
Cable Paralelo: Estos son conductores individuales, pero que se encuentran
unidos por su aislamiento.
Cable encauchetado: Estos conductores son de dos o más cables
independientes y aislados, que vienen a su vez recubiertos por otro aislante
común.
5- Clasificación de los conductores eléctricos:
Según su capacidad de transporte de corriente, capacidad de soportar cortocircuitos,
resistencia mecánica y condiciones ambientales en las que opera, los conductores
eléctricos pueden clasificarse en desnudos o aislados.
Conductores de cobre desnudos: Pueden ser alambres o cables y se utilizan para
líneas aéreas de redes urbanas y suburbanas; tendidos aéreos de alta tensión a la
intemperie; líneas aéreas de contacto para ferrocarriles, entre otras cosas.
Conductores de cobre con aislamiento: Alambres y cables utilizados para tendidos
eléctricos bajo el agua, cable submarino, y en barcos, conductores navales; líneas aéreas
de distribución y poder, empalmes, etc.; tendidos directamente bajo tierra, bandejas o
ductos; control y comando de circuitos eléctricos, etc.
6- Materiales Conductores más Utilizados:
El cobre:
El cobre (del latín cŭprum, y éste del griego kýpros), cuyo símbolo es Cu, es el
elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color
rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia
del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el
segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y
maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables
eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.
El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente
presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica
menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra
parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado
de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas.
Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en la prehistoria. El
cobre y su aleación con el estaño, el bronce, adquirieron tanta importancia que los
historiadores han llamado Edad del Cobre y Edad del Bronce a dos periodos de la
Antigüedad. Aunque su uso perdió importancia relativa con el desarrollo de la
siderurgia, el cobre y sus aleaciones siguieron siendo empleados para hacer objetos tan
diversos como monedas, campanas y cañones. A partir del siglo XIX, concretamente de
la invención del generador eléctrico en 1831 por Faraday, el cobre se convirtió de nuevo
en un metal estratégico, al ser la materia prima principal de cables e instalaciones
eléctricas.
El cobre posee un importante papel biológico en el proceso de fotosíntesis de las
plantas, aunque no forma parte de la composición de la clorofila. El cobre contribuye a
la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos, nervios,
sistema inmunitario y huesos y por tanto es un oligoelemento esencial para la vida
humana.
El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos habituales de la dieta tales
como ostras, mariscos, legumbres, vísceras y nueces entre otros, además del agua
potable y por lo tanto es muy raro que se produzca una deficiencia de cobre en el
organismo. El desequilibrio de cobre ocasiona en el organismo una enfermedad hepática
conocida como enfermedad de Wilson.
El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo, por detrás del hierro y el
aluminio. La producción mundial de cobre refinado se estimó en 15,8 Mt en el 2006,
con un déficit de 10,7% frente a la demanda mundial proyectada de 17,7 Mt.
El Aluminio:
El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un
metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza
terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se
encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales. 1 En
estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas).
Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por
transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en
aluminio metálico mediante electrólisis.
Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería
mecánica, tales como su baja densidad (2.700 kg/m3) y su alta resistencia a la corrosión.
Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia
mecánica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se
mecaniza con facilidad y es relativamente barato. Por todo ello es desde mediados del
siglo XX2 el metal que más se utiliza después del acero.
Fue aislado por primera vez en 1825 por el físico danés H. C. Oersted. El principal
inconveniente para su obtención reside en la elevada cantidad de energía eléctrica que
requiere su producción. Este problema se compensa por su bajo coste de reciclado, su
dilatada vida útil y la estabilidad de su precio.
Cables de cobre terminados