Cobre vs Aluminio en equipos eléctricos

Durante años, se han debatido las ventajas y desventajas del uso de conductores de aluminio o cobre. La mayoría de las preocupaciones por parte de los usuarios se debe a que no cuentan con información correcta o la que tienen es antigua.

El aluminio tiene una expansión térmica mayor que el cobre y el acero; pero, es importante saber cuál aleación de  aluminio se utiliza. Para entender las diferencias en la utilización de estos dos materiales, es importante conocer sus características mecánicas y eléctricas. Existen tres materiales que son utilizados como conductores en los tableros de distribución eléctrica: el cobre, el aluminio y la plata.

Debido a que el cobre cada vez es más escaso y a que su demanda es mayúscula, su costo ha ido en aumento a durante los últimos años; por ello, la utilización del aluminio ha sido más frecuente. En el caso de la plata, debido a su alto costo, solamente es utilizada en el recubrimiento de uniones y superficies de contacto. El cobre es utilizado en su condición pura, pues tiene una conductividad comercial de 98 por ciento, basado en el International Annealed Copper Standard (IACS).

Por otro lado, el aluminio puro no puede emplearse como conductor eléctrico, debido a que es muy suave para los ensambles mecánicos, por lo que siempre se utiliza en aleación con otros materiales. Hasta 1975, se utilizaba la aleación de aluminio 1350; aunque tenía 61 por ciento de conductividad respecto del cobre, no contaba con una resistencia mecánica adecuada para utilizarse en equipos eléctricos.

La aleación Al 6101 es el material predominante para barras de distribución (bus bar) y es más fuerte que la aleación Al 1350, ya que se ha endurecido por un tratamiento de calor, pero sólo tiene el 56 por ciento de la conductividad del cobre. La menor conductividad de la aleación 6101 no significa que el conductor de Al conducirá más energía que el de Cu, sino que el conductor de Al deberá tener un área mayor en la sección transversal para la misma capacidad de corriente.

Aluminium_Alloy_6101Para la conducción de corriente se pueden tomar en consideración dos criterios de diseño: elevación de temperatura del conductor o densidad de corriente en amperes por pulgada cuadrada. El método de diseño establecido para conductores dentro de un equipo eléctrico es el de elevación de temperatura ( temperature rise ).

Los estándares industriales, como UL y ANSI, proveen los requerimientos de diseño para diferentes productos; por ejemplo, UL permite elevación de temperatura de 55 ° C para switch de distribución y 50 ° C de elevación para panelboards; por otro lado, ANSI C37.20 permite una elevación máxima de 65 °C para switchgears (interruptores) sobre una temperatura ambiente de 40 °C.

Independientemente del material que se utilice, se debe considerar el tamaño de conductor adecuado para cumplir con los requerimientos anteriores. En el caso del aluminio, su sección transversal tendrá que ser mayor para alcanzar niveles de conductividad similares a los del cobre.

 

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