Los conductores eléctricos son de suma importancia en nuestra vida cotidiana y en las distintas aplicaciones industriales. Son materiales que permiten el paso de la corriente eléctrica de un punto a otro. Los materiales conductores deben ser dúctiles y poseer una elevada conductividad.
Los más utilizados son el cobre y el aluminio, aunque también existen casos en los que se utiliza plata y oro, este último en aplicaciones muy específicas debido a su alto costo.
Tipos de conductores eléctricos: consulta aquí
El cobre es el más utilizado debido a su excelente conductividad, resistencia a la corrosión y facilidad de manipulación. El aluminio, por su parte, se emplea en instalaciones eléctricas de alta tensión o cuando se necesitan grandes longitudes de cable, ya que es más ligero y económico que el cobre, aunque su conductividad es menor.
¿Qué es un conductor eléctrico?
Un conductor eléctrico puede ser sólido, formado por un solo hilo, o trenzado, compuesto por varios hilos. Los conductores sólidos son robustos y se utilizan principalmente en instalaciones fijas, mientras que los trenzados ofrecen mayor flexibilidad y se emplean en aplicaciones móviles, como en el cableado de electrodomésticos o vehículos.
Partes
En cuanto a la terminología, un cable eléctrico se compone de uno o varios conductores eléctricos, cada uno de los cuales puede estar aislado. Los componentes fundamentales de un cable son:
- Conductor eléctrico: Es el medio por el que circula la corriente. Suelen ser hilos de cobre o aluminio, aunque en ocasiones pueden ser de otros materiales.
- Aislamiento: Es la capa que rodea al conductor y evita que la corriente eléctrica escape, causando cortocircuitos o electrocuciones. Los materiales aislantes más comunes son los polímeros como el PVC o el polietileno.
- Capa de relleno: Ayuda a mantener la forma del cable y a proteger el aislamiento de los conductores. También puede facilitar el manejo del cable.
- Cubierta: Protege al cable de daños físicos y de la acción de los agentes externos como la humedad, los químicos o las temperaturas extremas. Los materiales utilizados para la cubierta pueden ser variados, entre los que se incluyen el PVC, el neopreno y distintos tipos de cauchos.
Características principales
Existen diferentes tipos de conductores eléctricos, cada uno con características propias que los hacen más adecuados para ciertas aplicaciones. Algunos de ellos son los cables de cobre desnudos, los conductores aislados de PVC, los cables coaxiales, los cables blindados, los cables de alta tensión, los cables de fibra óptica y los superconductores, entre otros.
Finalmente, es importante mencionar que la selección adecuada de los conductores eléctricos en una instalación es clave para garantizar su correcto funcionamiento, su eficiencia y la seguridad de las personas y los equipos involucrados.
Por ello, es necesario tomar en cuenta factores como la capacidad de conducción de corriente del conductor, su resistencia al calor, su resistencia a la corrosión, su capacidad de resistir las condiciones ambientales del lugar donde se instalará y la normativa vigente en materia de instalaciones eléctricas.
Características eléctricas
Los conductores eléctricos son esenciales en nuestro entorno debido a su capacidad para transmitir electricidad de manera eficiente. Sus propiedades, tanto físicas como eléctricas, determinan su capacidad para manejar cargas eléctricas y evitar problemas como el sobrecalentamiento y la deformación.
- Conductividad
Una de las principales características de un buen conductor eléctrico es su alta conductividad, que es la capacidad para permitir el flujo de electricidad. La conductividad se mide en Siemens por metro (S/m) y en porcentaje de la Conductividad de Cobre Estándar Internacional (IACS). Para ser considerado conductor, un material debe tener una conductividad de al menos el 40% de la conductividad del cobre.
- Estructura atómica
El flujo de corriente eléctrica se basa en la libertad de movimiento de los electrones, los cuales se mueven de átomo en átomo a través del material conductor. Los materiales con una gran cantidad de electrones libres, como los metales, son excelentes conductores de electricidad.
- Núcleos compactos
Los conductores eléctricos también poseen una estructura molecular compacta, que permite que los electrones se muevan libremente dentro de cada molécula. Esto favorece el paso de la corriente eléctrica a través del conductor.
- Equilibrio electrostático
El equilibrio electrostático se refiere a un estado en el que no hay movimiento de carga dentro de un conductor. Esto sucede cuando las cargas positivas y negativas se equilibran, eliminando cualquier diferencia de potencial y, por lo tanto, el flujo de corriente.
Características físicas
Ahora vamos a enfocarnos en las particularidades físicas que tienen estos componentes:
- Maleabilidad
La maleabilidad, es decir, la capacidad de un material para ser deformado sin romperse, es una característica crucial de un conductor eléctrico. Permite que el material sea conformado en diferentes formas y tamaños para adaptarse a diversas aplicaciones.
- Resistencia
Los conductores eléctricos deben tener una alta resistencia a la tensión mecánica y al calor. Deben ser capaces de soportar la energía que fluye a través de ellos sin sufrir daños o deformaciones significativas.
- Aislamiento
Un aspecto esencial de cualquier conductor eléctrico es su aislamiento. Los conductores están recubiertos con una capa aislante que previene los cortocircuitos y protege a las personas y al equipo de las descargas eléctricas. Los materiales comúnmente utilizados para el aislamiento incluyen el PVC, el caucho y el teflón, todos los cuales tienen excelentes propiedades de resistencia al calor y la electricidad.
En conclusión, la selección de los conductores eléctricos adecuados es fundamental para garantizar la eficiencia y la seguridad de cualquier sistema eléctrico. Cada característica de los conductores juega un papel vital en su rendimiento y durabilidad.
Tipos
Los conductores eléctricos se clasifican en función de los materiales de los que están hechos. La elección de los materiales determina su conductividad, resistencia, flexibilidad y durabilidad.
Algunos materiales de conductores comunes incluyen: el cobre, la plata, el aluminio y el hierro, así como ciertas aleaciones. Además, existen otros materiales no metálicos como el grafito y soluciones salinas que también pueden funcionar como conductores.
Conductores metálicos
Los conductores metálicos, como el cobre y la plata, se destacan por su alta conductividad. Esto se debe a la presencia de un gran número de electrones libres que pueden moverse con facilidad.
Por otro lado, las aleaciones presentan resistencia y durabilidad, aunque su conductividad puede ser menor en comparación con los metales puros. Ejemplos de aleaciones comunes incluyen el latón (cobre y zinc), bronce (cobre y estaño), cuproníquel (cobre y níquel) y acero inoxidable (cromo y níquel).
Tipos de cables eléctricos metálicos
Existen varios tipos de cables eléctricos metálicos utilizados en las instalaciones eléctricas, entre los que se incluyen:
- Unipolares: Estos cables contienen un solo conductor y suelen utilizarse para conexiones a tierra.
- Multipolares: Tienen más de un conductor, cada uno de ellos aislado individualmente.
- Manguera: Este tipo de cable consta de dos o tres conductores, cada uno protegido por un aislante.
- Rígidos: Estos cables, hechos de materiales conductores de alta calidad, son resistentes a la deformación.
- Flexibles: Los más comunes, contienen alambres finos protegidos por una capa de plástico.
- Planos: Poseen varios conductores dispuestos uno al lado del otro en una línea.
- Redondos: Estos cables tienen una forma circular.
- Coaxiales: Este tipo de cable está chapado en cobre y cuenta con un aislante dieléctrico, un escudo de cobre y una capa protectora.
- Trenzados: Están formados por pares de hilos de cobre entrelazados.
Conductores electrolíticos
Los conductores electrolíticos son aquellos que contienen iones libres. Funcionan mediante reacciones químicas y el movimiento de la materia para permitir el flujo de electrones.
Conductores gaseosos
Los conductores gaseosos son aquellos que permiten el paso de la electricidad a través de la ionización de gas. Aunque es un proceso complejo, ciertos gases, como el aire, pueden ser utilizados para generar electricidad en ciertas condiciones.
Ejemplos de conductores
- Aluminio: Este material se utiliza comúnmente en las líneas de transmisión aéreas debido a su ligereza. No obstante, se necesita recubrirlo con otro material, como el cloruro de polivinilo (PVC), para prevenir el sobrecalentamiento y mejorar su resistencia a la corrosión.
- Cobre: Es el material más comúnmente utilizado para los conductores eléctricos debido a su alta conductividad y durabilidad.
- Plata: Aunque es el metal con la mayor conductividad eléctrica, su uso está limitado debido a su alto costo.
- Hierro: Es menos conductor que el cobre o la plata, pero se utiliza en ciertas aplicaciones debido a su resistencia y durabilidad.
Tipos de aislamiento para cables eléctricos
Los cables eléctricos suelen estar recubiertos con una o varias capas de aislamiento para prevenir accidentes durante su manipulación. Los tipos de aislamiento varían y se pueden identificar mediante ciertas designaciones como THN, THW, THHW y THWN, que se refieren a las propiedades del material aislante.
Las designaciones están compuestas por las siguientes letras:
- T (Thermoplastic): Indica un aislamiento termoplástico, presente en todos los cables.
- H (Heat resistant): Señala que el aislamiento es resistente al calor, hasta 75°C.
- HH (Heat resistant): Denota una mayor resistencia al calor, hasta 90°C.
- W (Water resistant): Es resistente al agua y a la humedad, ideal para exteriores.
- LS (Low smoke): Indica que el cable no se sobrecalienta fácilmente y no emite gases tóxicos en caso de incendio.
- SPT (Service Parallel Thermoplastic): Señala a los conductores que poseen dos pares de hilos con doble aislamiento.
Clasificación
En función de los materiales utilizados, los aislamientos se pueden dividir en termoplásticos y termoestables.
Aislamiento termoplástico:
- PVC: Policloruro de vinilo
- PE: Polietileno
- PCP: Policloropreno, neopreno o plástico
Aislamiento termoestable:
- XLPE: Polietileno reticulado
- EPR: Etileno-propileno
- MICC: Cobre revestido, mineral aislado
Significado de los colores
El color de los cables eléctricos también proporciona información sobre su función:
- Verde y amarillo: Tierra de protección, que proporciona un camino seguro para la corriente en caso de un fallo.
- Azul: Neutro, que normalmente lleva la corriente de vuelta al origen.
- Marrón, negro y gris: Fase, estos colores se usan para los conductores que llevan la corriente eléctrica desde la fuente a la carga.
- Blanco: A veces se usa para conductores neutros o para tierra en ciertos tipos de sistemas.
- Cables con rayas: Generalmente se usan como conductores neutros o guías.
- Cables rojos: Se utilizan comúnmente para conductores de fase en sistemas trifásicos.
Medidas de los cables eléctricos
La elección de un cable eléctrico debe considerar varios factores, incluyendo: la sección transversal del conductor, el cual se expresa comúnmente en términos de su calibre (AWG, por sus siglas en inglés) o en términos de su área en milímetros cuadrados (mm2). Un calibre adecuado permite que la corriente eléctrica fluya eficientemente a través del conductor, evitando el riesgo de sobrecalentamiento o cortocircuito.
Clasificación por su calibre y usos
El calibre de los cables eléctricos se clasifica y se utiliza de la siguiente manera:
- #4: Generalmente se usa en aplicaciones industriales, como circuitos de aire acondicionado central y equipos que requieren 240 voltios.
- #6: Comúnmente se utiliza en aires acondicionados, cocinas eléctricas y dispositivos similares que requieren una cantidad sustancial de voltaje.
- #8: Se utiliza en aparatos que consumen mucha electricidad, como secadoras de ropa, refrigeradores y aires acondicionados.
- #10: Se usa para equipos eléctricos más pequeños, como microondas, licuadoras, tomas de corriente y extensiones estándar.
- #12: Se utiliza comúnmente para instalaciones de iluminación, tanto residenciales como públicas, así como para tomas de corriente.
- #14: Ideal para aplicaciones de bajo consumo, como extensiones de luz y lámparas domésticas.
- #16: Se emplean en circuitos de baja potencia, como timbres, sistemas de seguridad y termostatos.
Tensiones en los Cables
La tensión de un cable se refiere a la cantidad de voltaje eléctrico que puede manejar de manera segura. Los cables se clasifican en función de la tensión a la que estarán sometidos, que se mide en voltios. Los conductores de baja tensión manejan hasta aproximadamente 50 voltios, mientras que los conductores de alta tensión pueden manejar voltajes que exceden los 770 kV.
Al elegir el cable adecuado, es crucial considerar las siguientes características de tensión:
- Tensión Nominal: Es la diferencia de potencial eléctrico que existe entre un conductor activo (fase) y el neutro o tierra, dependiendo del sistema. Esta tensión es fundamental para determinar las condiciones de servicio del cable.
- Tensión Nominal entre dos conductores: Se refiere a la tensión entre dos conductores activos (fases). Este valor es importante para garantizar que el aislamiento del cable es adecuado para manejar la tensión entre fases.
Es crucial consultar el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión u otras regulaciones pertinentes al seleccionar e instalar cables eléctricos en cualquier contexto, incluyendo aplicaciones residenciales.
Rotulado de los cables eléctricos
Los cables eléctricos suelen llevar un sistema de rotulación que proporciona información sobre su construcción y su capacidad de manejar ciertos niveles de tensión y corriente. Esta información es esencial para garantizar el uso seguro y eficaz del cable.
Los cables de baja tensión pueden manejarse en rangos de tensión como 450/750 V, y los cables de distribución se clasifican a menudo en 0.6/1 kV.
Al interpretar la rotulación de un cable, se deben considerar los siguientes elementos:
1- La identificación del producto, normalmente indicada por el sello del fabricante.
2- El cumplimiento de normativas, generalmente indicado por ciertos códigos:
- «H» señala que el cable se fabrica de acuerdo con las normas armonizadas internacionales.
- «A» o «ES» indica que el cable cumple con los estándares nacionales específicos.
3- La tensión nominal del cable se codifica generalmente como sigue:
- 01: 100/100 v.
- 03: 300/300 v.
- 05: 300/500 v.
- 07: 450/750 v.
4- El material de aislamiento del cable también está codificado, y se puede identificar sin necesidad de dañar el cable. Algunos códigos comunes son:
- B: Etileno-Propileno (EPR).
- G: Etileno-Acetato de Vinilo (EVA).
- R: Caucho Natural (NR) o Caucho de Estireno-Butadieno (SBR).
- S: Silicona.
- V: Policloruro de Vinilo (PVC).
- Z: Poliolefina con baja emisión de gases corrosivos y humos.
5- Algunos cables pueden tener un recubrimiento metálico, como una trenza de cobre, indicado por el código «C4».
6- El material de la cubierta externa del cable también está codificado, por ejemplo:
- B: Etileno-Propileno (EPR).
- G: Etileno-Acetato de Vinilo (EVA).
- N: Policloropreno.
- V: Policloruro de Vinilo (PVC).
- Z: Poliolefina con baja emisión de gases corrosivos y humos.
7- La flexibilidad del cable puede indicarse con códigos como «D» (cable flexible), «E» (conductor muy maleable), «F» (cable flexible de cobre), «H» (cable súper flexible), «R» (cable rígido) y «U» (conductor único y rígido).
¿Qué amperaje soportan los cables de cobre?
El amperaje que puede soportar un cable de cobre depende de su calibre:
- 20 AWG: 1.5 Amperios.
- 18 AWG: 2.3 Amperios.
- 16 AWG: 3.7 Amperios.
- 14 AWG: 5.9 Amperios.
- 12 AWG: 9.3 Amperios.
Tipos de empalmes
Los empalmes son uniones entre dos o más cables eléctricos. Si bien pueden ser necesarios en ciertas instalaciones, su uso debe minimizarse para evitar riesgos de seguridad y garantizar la integridad del sistema eléctrico. En lugar de hacer empalmes tradicionales, a menudo se utilizan conectores o terminales especiales que proporcionan una unión segura y duradera.
Ahora bien, hasta este punto ya podemos decir que conocemos los tipos de conductores eléctricos y todos sus componentes. Si te interesa saber otros temas, te recomendamos los siguientes artículos: