Cables de cobre frente a cables de aluminio: Una comparación exhaustiva

¿Alguna vez se ha preguntado qué cable es mejor: el de cobre o el de aluminio? Este artículo se sumerge en una comparación detallada de los cables de cobre y aluminio, destacando sus ventajas e inconvenientes. Desde la resistividad y la ductilidad hasta el coste y la resistencia a la corrosión, aprenderá cómo funciona cada tipo en diferentes situaciones. Al final, sabrá qué cable se adapta mejor a sus necesidades, tanto si se trata de durabilidad a largo plazo como de soluciones rentables. Descubra los factores clave que influyen en la elección entre estos dos materiales esenciales en el mundo de la ingeniería eléctrica.

Índice

I. Ventajas de los cables con núcleo de cobre sobre los cables con núcleo de aluminio:

1. Baja resistividad:

La resistividad de los cables con núcleo de aluminio es aproximadamente 1,68 veces superior a la de los cables con núcleo de cobre.

2. Buena ductilidad:

El índice de elongación de las aleaciones de cobre es de 20-40%, el índice de elongación del cobre eléctrico es superior a 30%, mientras que el de las aleaciones de aluminio es sólo de 18%.

3. Alta resistencia:

La tensión admisible a temperatura ambiente para el cobre es 7-28% superior a la del aluminio. Especialmente a altas temperaturas, la diferencia de tensión entre ambos es aún más significativa.

4. Resistencia a la fatiga:

El material de aluminio es propenso a fracturarse tras una flexión repetida, mientras que el cobre no. En cuanto al índice de elasticidad, el cobre también es entre 1,7 y 1,8 veces superior al aluminio.

5. Buena estabilidad, resistencia a la corrosión:

El núcleo de cobre es resistente a la oxidación y la corrosión, mientras que el núcleo de aluminio es susceptible a la oxidación y la corrosión.

6. Gran capacidad de transporte de corriente:

Debido a la baja resistividad, la capacidad de transporte de corriente admisible (la corriente máxima que puede pasar) de los cables con núcleo de cobre con la misma sección transversal es aproximadamente 30% superior a la de los cables con núcleo de aluminio.

7. Pérdida de baja tensión:

Debido a la baja resistividad de los cables con núcleo de cobre, tienen una menor caída de tensión cuando la misma corriente pasa por la misma sección transversal.

Por lo tanto, para una misma distancia de transmisión, puede garantizar una mayor calidad de la tensión; o dicho de otro modo, en condiciones de caída de tensión admisibles, los cables con núcleo de cobre pueden transmitir energía a mayores distancias, es decir, tienen una mayor área de cobertura de suministro, lo que resulta beneficioso para la planificación de redes temporales de suministro eléctrico y reduce el número de puntos de suministro necesarios.

8. Baja temperatura de calentamiento:

Con la misma corriente, el calor generado por los cables con núcleo de cobre de la misma sección es mucho menor que el de los cables con núcleo de aluminio, por lo que su funcionamiento es más seguro.

9. 9. Bajo consumo de energía:

Dado que el cobre tiene una baja resistividad, en comparación con los cables de aluminio, los cables de cobre tienen una menor pérdida de energía eléctrica, lo cual es obvio. Esto es beneficioso para mejorar la eficiencia de la generación de energía y proteger el medio ambiente.

10. Resistencia a la oxidación, resistencia a la corrosión:

Las uniones de los cables con núcleo de cobre son estables y no provocan accidentes por oxidación. Las uniones de los cables con núcleo de aluminio suelen ser inestables y pueden causar accidentes debido al aumento de la resistencia de contacto y al calentamiento por oxidación. Por lo tanto, el índice de accidentes es mucho mayor que el de los cables con núcleo de cobre.

11. 11. Fácil de instalar:

  • El núcleo de cobre es flexible y tiene un radio de curvatura pequeño, por lo que es fácil de doblar y pasar por los conductos;
  • El núcleo de cobre es resistente a la fatiga, no es propenso a romperse después de doblarlo repetidamente, lo que hace que el cableado sea cómodo;
  • El núcleo de cobre tiene una alta resistencia mecánica, puede soportar una mayor tensión mecánica, aportando una gran comodidad a la colocación de la construcción, y también crea las condiciones para la construcción mecanizada.

II. Ventajas de los cables con núcleo de aluminio sobre los cables con núcleo de cobre

1. Precio más barato:

El precio de la varilla de cobre es 3,5 veces el de la de aluminio, y el peso específico del cobre es 3,3 veces el del aluminio, por lo que los cables con núcleo de aluminio son mucho más baratos que los de cobre, adecuados para proyectos de bajo capital o suministro eléctrico temporal.

2. El cable es muy ligero:

El peso de los cables con núcleo de aluminio es 40% del de los cables con núcleo de cobre, lo que se traduce en menores costes de construcción y transporte.

3. Resistencia a la oxidación, resistencia a la corrosión:

El aluminio reacciona rápidamente con el oxígeno del aire para formar una película de óxido que impide la oxidación posterior, lo que convierte a los conductores de aluminio en el material preferido para la transmisión aérea de alta tensión, gran sección y tramo largo.

4. El cable de aluminio disipa el calor más rápidamente que el de cobre.

El alambre de cobre tiene menor resistencia. El alambre de aluminio tiene mayor resistencia que el de cobre, pero disipa el calor más rápidamente que éste.

Aunque los cables con núcleo de aluminio son muy baratos, los cables de cobre tienen ventajas sobresalientes en el suministro eléctrico por cable, especialmente en el campo del suministro eléctrico por cable subterráneo.

El uso de cables con núcleo de cobre para el suministro eléctrico subterráneo tiene características como la baja tasa de accidentes, la resistencia a la corrosión, la alta fiabilidad y la comodidad de construcción y mantenimiento. Esta es también la razón por la que los cables de cobre se utilizan principalmente en el suministro eléctrico por cable subterráneo en China.

III. Especificaciones relacionadas

1. Especificaciones de diseño eléctrico civil:

Los cables y alambres pueden ser de cobre o de aluminio, pero los de cobre deben utilizarse en edificios civiles. Los cables o alambres con núcleo de cobre deben utilizarse en los siguientes lugares:

(1) Lugares inflamables y explosivos;

(2) Edificios públicos y residenciales importantes;

(3) Lugares especialmente húmedos y corrosivos para el aluminio;

(4) Lugares con una alta concentración de personas;

(5) Salas de datos importantes, salas de ordenadores y almacenes importantes;

(6) Equipos móviles o lugares con fuertes vibraciones;

(7) Otros lugares con normativa especial.

2. Especificaciones de diseño de los cables de ingeniería eléctrica

Los cables de control deben utilizar conductores de cobre. Los cables de alimentación utilizados en las siguientes situaciones deben utilizar conductores de cobre:

(1) Circuitos que necesitan mantener una alta fiabilidad de conexión, como excitación de motores, fuentes de alimentación importantes, equipos eléctricos móviles, etc;

(2) Entornos de trabajo duros con vibraciones intensas, riesgos de explosión o agentes corrosivos;

(3) Cables resistentes al fuego;

(4) Dispuestos cerca de equipos de alta temperatura;

(5) Instalaciones públicas con elevados requisitos de seguridad;

(6) Cuando se requiere una corriente de trabajo mayor, es necesario aumentar el número de cables.

Excepto en el caso de los productos que se limitan a tener sólo conductores de cobre y en los que se determina que deben utilizarse conductores de cobre, el material del conductor del cable puede ser cobre o aluminio.

IV. Cálculo de la capacidad de carga actual

A 25 m 2 El cable de cobre, cuando se tiende aéreo, admite una corriente de 120A con una capacidad de 67KW, y cuando se entierra directamente, es de 110A, 61KW. Un cable de 35 m 2 al cable de cobre se le permite una corriente de 147A, 82KW y una corriente de 130A, 75KW. Un cable de 35m 2 alambre de aluminio, si se reduce por 30%, se permite una corriente de 103A, 57KW; y una corriente de 91A, 53KW.

No tan bueno como un 25m 2 cable de cobre (la capacidad se basa en 380 V trifásico, Cosφ=0,85; si es monofásico 220 V, Cosφ=0,85, la capacidad debe multiplicarse por 1/3); los conductores de cobre tienen mejor estabilidad térmica que los de aluminio, y la corriente nominal es también un nivel superior, lo que significa que un conductor de cobre de 10 milímetros cuadrados equivale a un conductor de aluminio de 16 milímetros cuadrados. El cobre también tiene mejor resistencia a la corrosión, a la tracción y a la oxidación que el aluminio.

La "Especificación de Construcción y Aceptación de Dispositivos de Barras de Ingeniería de Instalación de Equipos Eléctricos" estipula claramente: Cuando las barras colectoras se solapan con barras colectoras, barras colectoras con ramales y barras colectoras con conexiones de terminales eléctricos, el tratamiento de la superficie solapada debe cumplir los siguientes requisitos:

1. De cobre a cobre:

En exteriores, en condiciones de alta temperatura y humedad, o en interiores con gases corrosivos para la barra colectora, debe aplicarse estañado; en interiores secos, es posible la conexión directa.

2. Aluminio con aluminio:

Conexión directa.

3. De cobre a aluminio:

En interiores y secos, el conductor de cobre debe estar estañado. En exteriores o interiores donde la humedad relativa del aire sea cercana a 100%, debe utilizarse una placa de transición cobre-aluminio, y el extremo de cobre debe estar estañado. En consecuencia, cuando se conecten cables de cobre a cables de aluminio, se pueden utilizar conectores de cobre-aluminio, y cuando se conecten cables de cobre a hilos de aluminio, se pueden utilizar terminales de cobre-aluminio, con el extremo de cobre estañado, etc.

V. A la hora de seleccionar los hilos y cables eléctricos, en general se debe prestar atención a la elección del tipo y las especificaciones (sección transversal del conductor) de los hilos y cables

1. Selección de los tipos de hilos y cables eléctricos

  • Al seleccionar los hilos y cables, hay que tener en cuenta su finalidad, las condiciones de tendido y la seguridad;
  • En función de su finalidad, puede elegir cables de alimentación, cables aéreos aislados, cables de control, etc;
  • En función de las condiciones de tendido, puede elegir cables generales con aislamiento de plástico, cables blindados con cinta de acero, cables blindados con alambre de acero, cables anticorrosión, etc;
  • En función de los requisitos de seguridad, puede elegir cables no propagadores de la llama, cables ignífugos, cables ignífugos sin halógenos, cables resistentes al fuego, etc.

2. Selección de las especificaciones de los hilos y cables eléctricos

A la hora de determinar las especificaciones para el uso de alambres y cables (sección transversal del conductor), por lo general hay que tener en cuenta condiciones de selección como el calentamiento, la pérdida de tensión, la densidad de corriente económica y la resistencia mecánica.

Basándose en la experiencia, para las líneas eléctricas de baja tensión con mayores corrientes de carga, la sección transversal se selecciona generalmente primero en función de las condiciones de calentamiento y, a continuación, se comprueban la pérdida de tensión y la resistencia mecánica; para las líneas de alumbrado de baja tensión, que tienen requisitos de nivel de tensión más elevados, la sección transversal puede seleccionarse primero en función de las condiciones de pérdida de tensión admisibles y, a continuación, se comprueban las condiciones de calentamiento y la resistencia mecánica.

Aunque los cables con núcleo de aluminio son más baratos, los cables de cobre tienen ventajas sobresalientes en el campo del suministro eléctrico por cable, especialmente en el suministro eléctrico por cable subterráneo. El uso de cables con núcleo de cobre para el suministro eléctrico subterráneo tiene características como la baja tasa de accidentes, la resistencia a la corrosión, la alta fiabilidad y la comodidad de construcción y mantenimiento.

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Shane
Autor

Shane

Fundador de MachineMFG

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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