Se llaman conductores eléctricos a los materiales que puestos en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Los mejores conductores eléctricos son los metales, especialmente la plata, pero es muy cara. Por ello se emplea el cobre en su lugar y el aluminio, material muy ligero, lo que favorece su empleo en las redes de alta tensión.
Se aplica este concepto (conductor eléctrico) a los cuerpos capaces de conducir o transmitir la electricidad. Un conductor eléctrico está formado primeramente por el conductor propiamente tal, usualmente de cobre. Este puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado por varias hebras o alambres retorcidos entre sí.
Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son el cobre y el aluminio.
La principal razón para utilizar el cobre es su excelente conductividad eléctrica o, en otras palabras, su baja resistencia mecánica.
La resistencia es indeseable, pues produce pérdidas de calor cuando el flujo eléctrico circula a través del material. El cobre tiene la resistencia eléctrica más baja de todos los metales no preciosos.
La resistencia del aluminio es el 65% más alta que la del cobre. Por eso, para conducir la misma corriente eléctrica, un cable de aluminio necesitará una sección transversal un 65% más grande que la del cable de cobre. Además de menos conductivo es tres veces más ligero que el cobre. Por eso se usa para cables aéreos donde el peso es fundamental.
Para cables bajo tierra se utiliza cobre, que tiene una alta resistencia a la corrosión. Y si estos cables bajo tierra transportan un alto voltaje, se prefiere también el cobre por su menor volumen, ya que el cable de aluminio tiene mayor área y, por tanto, necesita mayor cantidad de material de aislamiento para rodearlo.
Aunque casi todos los materiales pueden conducir la electricidad en un cierto grado, los mejores conductores son los metales. Esto es debido a su estructura, los átomos de los metales ceden los electrones de su última capa, disponiéndose en redes cúbicas. Los electrones de todos ellos forman una nube, que se va desplazando por entre esta red tridimensional de iones positivos, para evitar repulsiones. Debido a esta nube de electrones libres la conductividad eléctrica del metal es excelente.
Los mejores conductores son la plata y el oro, pero debido a que resultan caros, se emplean el cobre y el aluminio.
El uso de uno y otro material como conductor, dependerá de sus características eléctricas (capacidad para transportar la electricidad), mecánicas (resistencia al desgaste, maleabilidad), del uso específico que se le quiera dar y del coste. El tipo de cobre que se utiliza en la fabricación de conductores es el cobre electrolítico de alta pureza, 99,99%. Dependiendo del uso que se le vaya a dar, este tipo de cobre se presenta en los siguientes grados de dureza o temple: duro, semi duro y blando.
Tipos de cobre para conductores eléctricos
- Cobre de temple duro:
Conductividad del 97% respecto a la del cobre puro. Por esta razón se utiliza en la fabricación de conductores desnudos, para líneas aéreas de transporte de energía eléctrica, donde se exige una buena resistencia mecánica.
- Cobre de temple blando:
Conductividad del 100% Como es dúctil y flexibe se utiliza en la fabricación de conductores aislados. El conductor está identificado en cuanto a su tamaño por un calibre, que puede ser milimétrico y expresarse en mm2 o americano y expresarse en AWG o MCM con una equivalencia en mm2.
Partes que componen los conductores eléctricos
Estas son tres muy diferenciadas:
- El alma o elemento conductor:
Se fabrica en cobre y su objetivo es servir de camino a la energía eléctrica desde las centrales generadoras a los centros de distribución (subestaciones, redes y empalmes), para alimentar a los diferentes centros de consumo (industriales, grupos habitacionales, etc.). De la forma cómo esté constituida esta alma depende la clasificación de los conductores eléctricos.
Así tenemos:
Según su constitución :
• Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por un solo elemento o hilo conductor. Se emplea en líneas aéreas, como conductor aislado, en instalaciones eléctricas a la intemperie o directamente sobre aisladores.
• Cable : Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por una serie de hilos conductores o alambres de baja sección, muy flexible.
Según el número de conductores :
• Monoconductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora, con o sin cubierta protectora.
• Multiconductor: Conductor de dos o más almas conductoras aisladas entre sí, envueltas cada una en sus capas de aislación y con una o más cubiertas protectoras comunes.
- El aislamiento:
El aislamiento de un conductor evita que la energía eléctrica que circula por él, entre en contacto con las personas o con objetos. Asimismo, debe evitar que conductores de distinto voltaje puedan hacer contacto entre sí.
Los materiales aislantes usados desde sus inicios han sido sustancias poliméricas, que en química se definen como un material o cuerpo químico formado por la unión de muchas moléculas idénticas. Antiguamente los aislantes fueron de origen natural. Posteriormente la tecnología los cambió por aislantes artificiales actuales de uso común en la fabricación de conductores eléctricos. Los diferentes tipos de aislación de los conductores están dados por su comportamiento técnico y mecánico, considerando el medio ambiente y las condiciones de canalización a que se verán sometidos los conductores que ellos protegen, resistencia a los agentes químicos, a los rayos solares, a la humedad, a altas temperaturas, llamas, etc. Entre los materiales usados para la aislación de conductores podemos mencionar el PVC o cloruro de polivinilo, el polietileno o PE, el caucho, la goma, el neoprén y el nylon.
Los cables libres de halógenos, de conductores de 1 hasta 12 y sección de 1,5 hasta 240, son los indicados para instalación fija y en locales de pública concurrencia para evitar, en caso de incendio, daños a personas o bienes. Cable previsto para funcionar al aire libre. En el caso deinstalaciones enterradas, debe haberse previsto una protección mecánica.
- Las cubiertas protectoras:
El objetivo fundamental de esta parte de un conductor es proteger la integridad de la aislación y del alma conductora contra daños mecánicos, tales como raspaduras, golpes, etc. Si las protecciones mecánicas son de acero, latón u otro material resistente, a ésta se le denomina «armadura».