Conductor de cobre y propiedades del cobre.

Cobre se ha utilizado en cables desde la invención del electroimán y el telégrafo en la década de 1820. La invención del teléfono en 1876 alimentó aún más la necesidad del cable de cobre como conductor eléctrico.El cobre es un conductor eléctrico en muchas clases de alambre. El alambre de cobre se usa en la generación, transmisión, distribución, telecomunicaciones, circuitos electrónicos e innumerables tipos de equipos eléctricos. El cobre y sus aleaciones también se usan para hacer contactos eléctricos. Alambres en edificios son el mercado más importante para la industria del cobre. Aproximadamente la mitad de todo el cobre extraído se utiliza para fabricar conductores de cables y alambres..

Propiedades del cobre

Conductividad eléctrica:

La conductividad eléctrica mide la capacidad de un material para transportar carga eléctrica. Esta es una propiedad fundamental en los sistemas de cableado eléctrico. El cobre tiene la conductividad más alta de todos los metales no nobles: a 20 °C, resistividad del cobre = 16,78 nΩ•m.La teoría del metal sólido ayuda a explicar la conductividad eléctrica inusualmente alta del cobre. En los átomos de cobre, la banda de energía 4s más externa, o banda de conducción, está llena solo a la mitad, por lo que muchos electrones pueden transportar corriente. Cuando se aplica un campo eléctrico al alambre de cobre, se acelera la conducción de electrones al terminal positivo, generando así una corriente eléctrica. Estos electrones encuentran resistencia al chocar con átomos de impurezas, vacantes, iones de red y defectos. La distancia promedio recorrida entre colisiones, definida como ' camino libre medio' es inversamente proporcional a la resistividad del metal. El cobre es único en su largo camino libre medio (aproximadamente 100 distancias atómicas a temperatura ambiente). A medida que el cobre se enfría, esto significa que el camino libre aumenta rápidamente.

Debido a su excelente conductividad, el cobre recocido se convierte en el estándar internacional para todos los demás conductores eléctricos. En 1913, la Comisión Electrotécnica Internacional definió la conductividad del cobre comercialmente puro en su Estándar internacional para cobre recocido como 100 % IACS = 58,0 MS/m, con una caída de 0,393 %/°C a 20 °C. Debido a que la pureza comercial ha mejorado durante el último siglo, los conductores de cobre utilizados en el cableado eléctrico de edificios generalmente superan un poco el estándar 100 % IACS.

El grado de cobre principal utilizado para aplicaciones eléctricas es el cobre templado electrolítico (ETP) (CW004A o ASTM No. C11040).Este cobre es al menos 99,90 % puro y tiene una conductividad de al menos 101 % IACS. El cobre ETP contiene una pequeña cantidad de oxígeno (0,02 a 0,04 %). Si se requiere cobre altamente conductivo para soldadura o para uso en atmósferas reductoras , se puede utilizar cobre libre de oxígeno extrapuro (CW008A o designación ASTM C10100); aumenta la conductividad en aproximadamente un 1 % (es decir, al menos hasta el 101 % de IACS).

Varios metales conductores tienen densidades más bajas que el cobre, pero requieren secciones transversales más grandes para transportar la misma corriente y es posible que no estén disponibles cuando el requisito principal es un espacio limitado. La conductividad eléctrica del aluminio es el 61 % de la del cobre. Para la misma corriente capacidad de carga, el área de la sección transversal de los conductores de aluminio debe ser un 56 % mayor que la del cobre. La necesidad de aumentar el grosor del alambre de aluminio limita su uso en muchas aplicaciones, como en pequeños motores eléctricos y automóviles.Sin embargo, en algunas aplicaciones, como los cables aéreos de transmisión de energía, predomina el aluminio, mientras que el cobre rara vez se usa.

La plata es un metal precioso y el único metal con una conductividad más alta que el cobre. La conductividad de la plata es el 106 % de la del cobre recocido en la escala IACS, y la resistividad de la plata a 20 °C = 15,9 nΩ•m. El costo de la plata y su baja resistencia a la tracción limitan su uso en aplicaciones especiales, como revestimiento de conexiones y superficies de contacto deslizante, y en cables coaxiales de alta calidad para frecuencias superiores a 30 MHz.Recubrimiento de conductores.