¿Alguna vez se ha preguntado si las barras colectoras de aluminio pueden igualar las prestaciones del cobre con un coste inferior? Este artículo analiza las principales diferencias entre las barras colectoras de aluminio y cobre, comparando su conductividad, densidad de corriente, impedancia, caída de tensión, aumento de temperatura y comportamiento en cortocircuito. Al leerlo, comprenderá por qué las barras colectoras de aluminio pueden ser una alternativa rentable sin comprometer la calidad ni la seguridad. Sumérjase y aprenda cómo se comporta cada material en aplicaciones reales, y lo que eso significa para sus proyectos de ingeniería.
Con la escalada de precios de los materiales de cobre electrolítico, el coste de las barras colectoras de cobre y los sistemas de distribución eléctrica en proyectos de ingeniería ha aumentado considerablemente. Aunque las barras colectoras de cobre dominan actualmente el mercado, existe una demanda creciente de alternativas rentables que mantengan un rendimiento comparable.
Las barras colectoras de aluminio han surgido como una solución muy viable, ya que ofrecen excelentes propiedades eléctricas y térmicas a un coste considerablemente inferior. Estas barras presentan una alternativa convincente para ingenieros y jefes de proyecto que buscan optimizar costes sin sacrificar la fiabilidad o eficiencia del sistema.
Actualmente, el precio unitario de las barras colectoras de aluminio es aproximadamente 50% el del cobre, lo que las convierte en una opción atractiva para reducir sustancialmente los costes de los sistemas de distribución eléctrica. Esta diferencia de precio es especialmente significativa en proyectos a gran escala en los que la longitud total de las barras colectoras puede ser muy extensa.
Sin embargo, es fundamental tener en cuenta que la elección entre barras conductoras de cobre y aluminio no debe basarse únicamente en el coste. Hay que tener muy en cuenta factores como la conductividad, la dilatación térmica, el peso y los requisitos específicos de la aplicación. La menor conductividad del aluminio en comparación con el cobre (aproximadamente 61% la del cobre) se compensa a menudo utilizando una mayor área de sección transversal, lo que puede suponer un ahorro global.
El objetivo de este artículo es ofrecer un análisis exhaustivo del rendimiento de nuestras barras colectoras de aluminio, detallando sus características eléctricas, mecánicas y térmicas. Analizaremos cómo se comparan estas propiedades con las de los embarrados de cobre tradicionales y discutiremos las aplicaciones específicas en las que destacan los embarrados de aluminio. Al final de este resumen, los usuarios tendrán un conocimiento profundo de las ventajas y consideraciones asociadas a la implementación de barras colectoras de aluminio en sus sistemas eléctricos.
Nuestras barras colectoras de cobre presentan una conductividad excepcional de 99,98%, que supera con creces el rango estándar del sector de 52% a 85%. Esta conductividad superior garantiza un rendimiento eléctrico y una eficiencia energética óptimos en los sistemas de distribución de energía.
Para mejorar aún más la seguridad y la capacidad de transporte de corriente, nuestras barras conductoras presentan un área de sección transversal ampliada. Esta elección de diseño no solo mejora la gestión térmica, sino que también proporciona un mayor factor de seguridad, crucial para aplicaciones de alta corriente.
Teniendo en cuenta las consideraciones económicas y de peso en determinados proyectos, ofrecemos barras colectoras de aluminio como alternativa rentable. Estas variantes de aluminio presentan una conductividad de ≥61%, que, aunque inferior a la de nuestras opciones de cobre, es comparable a la de algunas barras conductoras de cobre disponibles en el mercado. Para compensar la conductividad intrínsecamente inferior del aluminio, hemos aumentado proporcionalmente el área de la sección transversal de estas barras conductoras.
Este diseño estratégico garantiza que la capacidad de transporte de corriente y las prestaciones generales de seguridad de nuestras barras colectoras de aluminio se mantengan al mismo nivel que las de sus homólogas de cobre. El aumento de la sección transversal no solo mantiene la eficiencia eléctrica, sino que también mejora la disipación del calor, algo fundamental para la fiabilidad a largo plazo de los sistemas eléctricos.
Al ofrecer opciones de cobre de alta conductividad y de aluminio optimizado, proporcionamos soluciones versátiles que satisfacen los diversos requisitos de los proyectos, equilibrando las consideraciones de rendimiento, coste y peso sin comprometer la seguridad ni la eficiencia eléctrica.
Comparación de la densidad de corriente entre conductores de aluminio y cobre (Unidad: A/mm2)
| Corriente eléctrica/Materiales | 1600A | 1600A~3150A | 3150A~5000A |
| Aluminio | 2~1.5 | 1.6~1.5 | 1.5~1.15 |
| Cobre | 2.5~1.78 | 1.78~1.67 | 1.67~1.59 |
Análisis de la corriente de carga en condiciones de igual peso:
La densidad del aluminio es de 2,7 gramos por centímetro cúbico, mientras que la del cobre es de 8,9 gramos por centímetro cúbico.
La densidad del cobre es aproximadamente 3,3 veces la del aluminio. Así, a igualdad de peso, la corriente de carga del aluminio supera con creces a la del cobre.
Por ejemplo, en un escenario de 1600 A, la corriente de carga del aluminio por unidad de peso es 2,67 veces la del cobre. Esto reduce sustancialmente el peso de la barra colectora, lo que aligera la carga del edificio y facilita la instalación en la construcción.
Los valores de impedancia para conductores de aluminio o cobre de tipo H-P utilizados para corriente alterna trifásica de 50 Hz o 60 Hz son los siguientes:
Unidad: ×10-4Ω/m
| Corriente nominal (A) | 50 Hz | 60 Hz | |||||
| R（Ω/m） | X（Ω/m） | Z（Ω/m） | R（Ω/m） | X（Ω/m） | X（Ω/m） | ||
| COBRE | 600 | 0.974 | 0.380 | 1.045 | 0.977 | 0.456 | 1.078 |
| 800 | 0.784 | 0.323 | 0.848 | 0.789 | 0.387 | 0.879 | |
| 1000 | 0.530 | 0.235 | 0.580 | 0.536 | 0.282 | 0.606 | |
| 1200 | 0.405 | 0.185 | 0.445 | 0.412 | 0222 | 0.468 | |
| 1350 | 0.331 | 0.152 | 0.364 | 0.338 | 0.183 | 0.384 | |
| 1500 | 0.331 | 0.152 | 0.364 | 0.338 | 0.183 | 0.384 | |
| 1600 | 0.282 | 0.129 | 0.311 | 0.289 | 0.155 | 0.328 | |
| 2000 | 0.235 | .0.107 | 0.259 | 0.241 | 0.128 | 0,273 | |
| 2500 | 0.166 | 0.076 | 0.182 | 0.169 | 0.091 | 0.192 | |
| 3000 | 0.141 | 0.065 | 0.155 | 0.144 | 0.078 | 0.164 | |
| 3500 | 0.123 | 0.056 | 0.135 | 0.127 | 0.068 | 0.143 | |
| 4000 | 0.110 | 0.051 | 0121 | 0.113 | 0.061 | 0.126 | |
| 4500 | 0.094 | 0.043 | 0.104 | 0.096 | 0.052 | 0.109 | |
| 5000 | 0.082 | 0.038 | 0.091 | 0.084 | 0.045 | 0.096 | |
| ALUMINIO | 600 | 1.257 | 0.323 | 1.297 | 1.385 | 0.387 | 1.438 |
| 800 | 0.848 | 0.235 | 0.879 | 0.851 | 0.282 | 0.896 | |
| 1000 | 0.641 | 0.185 | 0.667 | 0.645 | 0.222 | 0.682 | |
| 1200 | 0.518 | 0.152 | 0.540 | 0.523 | 0.183 | 0.554 | |
| 1350 | 0.436 | 0.129 | 0.454 | 0.443 | 0.155 | 0.469 | |
| 1500 | 0.378 | 0.113 | 0.394 | 0.386 | 0.135 | 0.409 | |
| 1600 | 0.360 | 0.107 | 0.375 | 0.367 | 0.128 | 0.389 | |
| 2000 | 0.286 | 0.084 | 0.298 | 0.293 | 0.101 | 0.310 | |
| 2500 | 0.218 | 0.065 | 0.228 | 0.221 | 0.078 | 0.235 | |
| 3000 | 0.180 | 0.054 | 0.188 | 0.184 | 0.064 | 0.195 | |
| 3500 | 0.143 | 0.042 | 0.149 | 0.146 | 0.051 | 0.155 | |
| 4000 | 0.126 | 0.038 | 0.131 | 0.129 | 0.045 | 0.136 | |
| 4500 | 0.120 | 0.036 | 0.125 | 0.122 | 0.043 | 0.130 | |
| 5000 | 0.095 | 0.028 | 0.099 | 0.098 | 0.034 | 0.103 | |
Tomando como ejemplo 1600A, la impedancia del cobre es: R: 0,282, X: 0,129, Z: 0,311.
La impedancia del aluminio es: R: 0,360, X: 0,107, Z: 0,375. Unidad: (10-4Ω/m).
Como puede verse, la impedancia del aluminio y el cobre es casi la misma. Una impedancia baja puede aumentar la distancia de transmisión y mejorar la entrega de señales eficaces.
En términos de caída de tensión, la caída de tensión de cobre y aluminio se calcula mediante la siguiente fórmula:
Cálculo de la caída de tensión △V = √3 I (Rcosφ+Xsinφ)
R=R95×(1+α{55×I/I0+20}2/1+75α)
Por ejemplo, cuando cosφ=0,8:
| Caída de tensión del aluminio (V/m) | Caída de tensión del cobre (V/m) | |
| 1600A | 0.103 | 0.098 |
| 3150A | 0.096 | 0.092 |
| 5000A | 0.086 | 0.080 |
Puede observarse que, aunque la diferencia de caída de tensión entre el aluminio y el cobre aumenta ligeramente con el crecimiento de la corriente, la diferencia no es muy significativa y no afectará al uso normal.
Si la longitud de la barra es de 100 metros, la diferencia entre el aluminio y el cobre para una barra de 3150 A es de 0,4 V, lo que prácticamente puede ignorarse. Por lo tanto, en términos de caída de tensión, el rendimiento del aluminio y del cobre es básicamente el mismo.
Según la certificación del departamento de Certificación Obligatoria de China (CCC), las prestaciones de aumento de temperatura de las barras colectoras de nuestra empresa cumplen y superan con creces las normas nacionales:
Barra colectora 1600A:
La norma nacional estipula que el aumento de temperatura máximo admisible en el punto de conexión es ≤70K.
Barra colectora 3150A:
Norma nacional para el aumento máximo de temperatura permitido: ≤70K
Barra colectora de 5000A:
Norma nacional para el aumento máximo de temperatura permitido: ≤70K
Estos datos demuestran que nuestras barras colectoras no sólo cumplen las normas nacionales, sino que las superan con creces, con aumentos de temperatura muy por debajo de los límites máximos permitidos. Este rendimiento superior indica una excelente gestión térmica y una eficiente capacidad de transporte de corriente.
Una observación notable es la mínima diferencia de aumento de temperatura entre nuestras barras colectoras de cobre y aluminio, que oscila entre sólo 2K y 4K en todos los amperajes nominales. Esta estrecha diferencia pone de manifiesto la excepcional calidad de nuestras barras colectoras de aluminio, que presentan un rendimiento térmico casi equivalente al de las barras de cobre.
Las implicaciones de estos datos son significativas:
En conclusión, las barras colectoras de aluminio de nuestra empresa demuestran un rendimiento térmico equiparable al de las barras de cobre y superan las prestaciones de muchas barras de cobre disponibles en el mercado. Este logro subraya nuestro compromiso con la innovación y la calidad en la tecnología de barras conductoras, ofreciendo a los clientes soluciones rentables y de alto rendimiento para sus necesidades de distribución eléctrica.
Cuando se produce un fallo de cortocircuito en el circuito de alimentación, la corriente de cortocircuito en el circuito de cortocircuito es de varias a cientos de veces mayor que la corriente nominal, alcanzando a menudo varios miles de amperios.
La corriente de cortocircuito que pasa por los equipos eléctricos y los conductores generará inevitablemente una gran fuerza electromotriz, y la temperatura de los equipos puede aumentar bruscamente, dañando posiblemente la barra colectora.
Por lo tanto, la barra colectora debe poder soportar la corriente de cortocircuito exigida por la norma nacional.
Después de la prueba de tipo CCC, los resultados de la prueba de resistencia a corto plazo de las barras colectoras de aluminio de nuestra empresa son los que se muestran en la siguiente tabla:
Tabla comparativa de los resultados de las pruebas de cortocircuito de las barras colectoras de cobre y aluminio
| Materiales/Corriente de ensayo | Barra colectora de cobre | Barra colectora de aluminio |
| 30KA | Línea principal: Durante una prueba con una corriente de 30KA y un tiempo de energización de 1ms, la barra colectora de aluminio no sufrió ningún daño o deformación de las partes mecánicas o aislantes. Unidad funcional: Durante una prueba con una corriente de 35KA y un tiempo de energización de 1ms, los contactos del enchufe no mostraron signos de soldadura por fusión y no hubo daños en las partes mecánicas o aislantes. Barra colectora de neutro: Con una corriente de 18KA y un tiempo de energización de 1ms, la barra colectora de aluminio no sufrió ningún daño o deformación de las partes mecánicas o aisladores. Esto cumple completamente con las normas nacionales. | Línea principal: Con una corriente de prueba de 30KA y un tiempo de electrificación de 1ms, la barra colectora de aluminio no sufrió daños ni deformaciones mecánicas ni en las piezas aislantes. Unidad funcional: Con una corriente de prueba de 35KA y un tiempo de electrificación de 1ms, los contactos del enchufe no mostraron signos de soldadura por fusión, y no hubo daños en las partes mecánicas y aislantes. Línea neutra: A 18KA, con un tiempo de electrificación de 1ms, la barra colectora de aluminio no sufrió daños ni deformaciones en ninguna pieza mecánica o aislante. Esto cumple plenamente la normativa nacional. |
| 65KA | Línea madre: Durante la prueba con una corriente de 65KA y una duración de 1ms, la barra colectora de aluminio no sufrió ningún daño o deformación en ninguno de los componentes mecánicos o aislantes. Unidad funcional: Durante la prueba con una corriente de 35KA y una duración de 1ms, el contacto de la clavija no mostró ningún fenómeno de soldadura y no se produjeron daños en ningún componente mecánico o aislante. Línea neutra: A 39KA y una duración de 1ms, la barra colectora de aluminio no sufrió ningún daño ni deformación en ningún componente mecánico o aislante. Cumple plenamente la normativa nacional. | Línea madre: La corriente de prueba fue de 65KA, y el tiempo de energización fue de 1ms. La barra colectora de aluminio no resultó dañada ni deformada por ninguna pieza mecánica ni aislante. Unidad funcional: La corriente de prueba fue de 35KA, y el tiempo de energización fue de 1ms. Los contactos del enchufe no presentaron ningún fenómeno de soldadura, y no se dañaron piezas mecánicas ni aislantes. Línea neutra: 39KA, el tiempo de energización fue de 1ms. La barra colectora de aluminio no resultó dañada ni deformada por ninguna pieza mecánica ni aislante. Cumple plenamente las disposiciones de las normas nacionales. |
| 80KA | Barra colectora principal: La corriente de prueba es de 80KA, el tiempo de energización es de 1ms, la barra colectora de aluminio no presenta daños ni deformaciones de ninguna de las partes mecánicas y aislantes. Unidad funcional: La corriente de prueba es de 35KA, el tiempo de energización es de 1ms, el contacto del enchufe no tiene fenómeno de soldadura, y no hay daño a ningún componente mecánico y aislante. Barra colectora de neutro: 48KA, el tiempo de energización es de 1ms, la barra colectora de aluminio no presenta daños ni deformaciones de ningún componente mecánico ni de las piezas aislantes. Cumple plenamente con la normativa nacional estándar. | Barra colectora principal: Corriente de prueba 80KA, el tiempo de electrificación es de 1ms, la barra colectora de aluminio no fue dañada ni deformada por ninguna pieza mecánica ni aislante. Unidad funcional: Corriente de prueba 35KA, el tiempo de electrificación es de 1ms, no hubo fenómeno de soldadura en el contacto del enchufe, y no se dañaron partes mecánicas o de aislamiento. Barra de neutro: 48KA, el tiempo de electrificación es de 1ms, la barra de aluminio no fue dañada ni deformada por ninguna pieza mecánica ni aislante. Cumple plenamente con las regulaciones de las normas nacionales. |
Nuestro producto cumple plenamente la norma nacional GB7251.2-2006. En este sentido, las barras colectoras de cobre y aluminio comparten el mismo rendimiento. En particular, nuestras barras conductoras se sometieron a pruebas en Japón, donde la corriente de prueba fue de 240KA.
En consecuencia, el rendimiento de nuestras barras colectoras no sólo cumple las normas nacionales, sino que las supera. Así, si se produce un cortocircuito durante el uso, nuestras barras colectoras pueden soportar pruebas aún más duras.
El aluminio, a pesar de su uso generalizado en diversas industrias, presenta retos únicos cuando se emplea como conductor eléctrico, especialmente en entornos de alta humedad. Su susceptibilidad a la corrosión se debe a sus propiedades electroquímicas y a las interacciones con las condiciones atmosféricas. Cuando se expone al aire húmedo, especialmente por encima del nivel crítico de humedad de 65%, el aluminio sufre una corrosión acelerada debido a la formación de electrolitos a partir de gases atmosféricos disueltos.
El proceso de corrosión se agrava aún más por las reacciones galvánicas cuando el aluminio entra en contacto con metales distintos, debido a las diferencias en los potenciales estándar de los electrodos. Además, las impurezas del aluminio pueden iniciar reacciones de microcélulas localizadas, comprometiendo aún más su integridad. A medida que avanza la corrosión, se forma una película de óxido en la superficie del aluminio que, aunque puede ser protectora en algunos casos, puede resultar problemática en aplicaciones eléctricas.
En los sistemas de transmisión de energía, esta capa de óxido plantea riesgos importantes. Durante el flujo de corriente, puede provocar un aumento de la resistencia de contacto, con el consiguiente calentamiento localizado en los puntos de conexión. Esta acumulación térmica no sólo reduce la eficiencia energética, sino que también plantea riesgos de seguridad, pudiendo provocar sobrecalentamientos, fallos de conexión o, en casos extremos, incendios eléctricos.
Para mitigar estos problemas y aprovechar las propiedades ventajosas del aluminio, como su ligereza y excelente conductividad, se han desarrollado técnicas avanzadas de tratamiento de superficies. Nuestros sistemas de barras emplean un proceso especializado de estañado, que aborda eficazmente las limitaciones inherentes al aluminio como conductor. Este innovador tratamiento crea una barrera protectora que:
Al aplicar esta tecnología de estañado, hemos ampliado con éxito la aplicación del aluminio en los sistemas de transmisión de energía, ofreciendo una alternativa rentable y eficaz a los conductores de cobre tradicionales. Este enfoque no solo prolonga la vida útil de las barras colectoras de aluminio, sino que también garantiza una distribución de energía más segura y fiable en diversas aplicaciones industriales y comerciales.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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