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Un alambre es una barra de metal redonda y flexible . Los alambres se forman comúnmente haciendo pasar el metal a través de un orificio en una matriz o placa de trefilado . Los calibres de los alambres vienen en varios tamaños estándar, expresados en términos de número de calibre o área de sección transversal .
Los cables se utilizan para soportar cargas mecánicas , a menudo en forma de cables de acero . En el ámbito de las señales eléctricas y de telecomunicaciones , un "cable" puede referirse a un cable eléctrico , que puede contener un "núcleo sólido" de un solo cable o hebras separadas en formas trenzadas o trenzadas.
El alambre, que suele tener una geometría cilíndrica , también puede fabricarse con secciones transversales cuadradas, hexagonales, rectangulares aplanadas u otras, ya sea con fines decorativos o técnicos, como bobinas de voz de alta eficiencia en altavoces . Los resortes helicoidales enrollados en el borde , como el juguete Slinky , están hechos de alambre aplanado especial. [1]
En la antigüedad , las joyas a menudo contienen grandes cantidades de alambre en forma de cadenas y decoraciones aplicadas que están hechas con precisión y que deben haber sido producidas por algún medio eficiente, si no técnicamente avanzado. En algunos casos, las tiras cortadas de una lámina de metal se convertían en alambre al pasarlas a través de perforaciones en cuentas de piedra. Esto hace que las tiras se doblen sobre sí mismas para formar tubos delgados. Esta técnica de trefilado de tiras se utilizó en Egipto durante la Segunda Dinastía ( c. 2890 - c. 2686 a. C. [2] ). Desde mediados del segundo milenio a. C., la mayoría de los alambres de oro en joyería se caracterizan por líneas de costura que siguen un camino en espiral a lo largo del alambre. Estas tiras retorcidas se pueden convertir en alambres redondos sólidos al enrollarlas entre superficies planas o mediante el método de trefilado de tiras. El método de fabricación de alambre retorcido de tiras fue reemplazado por el trefilado en el Viejo Mundo antiguo en algún momento entre aproximadamente los siglos VIII y X d. C. [3] Hay alguna evidencia del uso del trefilado más al Este antes de este período. [4]
Los alambres cuadrados y hexagonales posiblemente se fabricaban utilizando una técnica de estampación . En este método, se golpeaba una varilla de metal entre bloques de metal acanalados, o entre un punzón acanalado y un yunque de metal acanalado . La estampación es muy antigua, posiblemente datando de principios del segundo milenio a. C. en Egipto y en la Edad del Bronce y la Edad del Hierro en Europa para torques y fíbulas . Los alambres retorcidos de sección cuadrada son una decoración de filigrana muy común en la joyería etrusca temprana .
Hacia mediados del segundo milenio a. C. se introdujo una nueva categoría de tubo decorativo que imitaba una línea de gránulos. El auténtico alambre con cuentas, producido mediante la distorsión mecánica de un alambre de sección redonda, apareció en el Mediterráneo oriental y en Italia en el siglo VII a. C., tal vez difundido por los fenicios . El alambre con cuentas siguió utilizándose en joyería hasta la época moderna, aunque cayó en desuso en torno al siglo X d. C., cuando dos alambres redondos estirados, retorcidos entre sí para formar lo que se denominan "cuerdas", proporcionaron una alternativa más sencilla de fabricar. Un precursor del alambre con cuentas pueden ser las tiras y alambres con muescas que aparecen por primera vez alrededor del año 2000 a. C. en Anatolia .
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El trefilado de alambre se lleva a cabo en Inglaterra desde la época medieval. El alambre se utilizaba para fabricar tarjetas de lana y alfileres, productos manufacturados cuya importación fue prohibida por Eduardo IV en 1463. [5] La primera fábrica de alambre de Gran Bretaña fue establecida en Tintern alrededor de 1568 por los fundadores de la Company of Mineral and Battery Works , que tenían el monopolio de esta actividad. [6] Aparte de su segunda fábrica de alambre en la cercana Whitebrook, [7] no hubo otras fábricas de alambre antes de la segunda mitad del siglo XVII. A pesar de la existencia de fábricas, el trefilado de alambre hasta tamaños finos continuó realizándose manualmente.
Según una descripción de principios del siglo XX, "el alambre se suele trefilar en forma cilíndrica, pero puede fabricarse con cualquier sección deseada variando el contorno de los agujeros de la placa de trefilado por donde pasa durante el proceso de fabricación. La placa de trefilado o matriz es una pieza de hierro fundido duro o acero duro, o para trabajos finos puede ser un diamante o un rubí . El objeto de utilizar piedras preciosas es permitir que las matrices se utilicen durante un período considerable sin perder su tamaño y producir así alambre de diámetro incorrecto. Las matrices de diamante deben volver a perforarse cuando han perdido su diámetro original del agujero, pero las matrices de metal se reducen de nuevo al tamaño martillando el agujero y luego afilándolo hasta el diámetro correcto con un punzón". [8]
El alambre se suele reducir al diámetro y las propiedades deseadas mediante el trefilado repetido a través de matrices cada vez más pequeñas o, tradicionalmente, orificios en placas de trefilado . Después de una serie de pasadas, el alambre se puede recocer para facilitar un mayor trefilado o, si es un producto terminado, para maximizar la ductilidad y la conductividad .
Los cables eléctricos suelen estar recubiertos con materiales aislantes , como plástico, polímeros similares al caucho o barniz. En la actualidad, el aislamiento y el revestimiento de cables y alambres se realiza haciéndolos pasar por una extrusora. Anteriormente, los materiales utilizados para el aislamiento incluían tela o papel tratado y diversos productos a base de petróleo. Desde mediados de la década de 1960, predominan los plásticos y polímeros que presentan propiedades similares al caucho.
Dos o más cables pueden enrollarse concéntricamente, separados por un aislante, para formar un cable coaxial . El cable o cable puede protegerse además con sustancias como parafina , algún tipo de compuesto conservante, betún, plomo , revestimiento de aluminio o cinta de acero. Las máquinas trenzadoras o de recubrimiento enrollan material sobre el cable que pasa rápidamente. Algunas de las máquinas más pequeñas para el recubrimiento de algodón tienen un tambor grande, que agarra el cable y lo mueve a través de engranajes dentados; el cable pasa a través del centro de discos montados sobre una plataforma larga, y los discos llevan cada uno un número de bobinas que varía de seis a doce o más en diferentes máquinas. Se enrolla un suministro de material de recubrimiento en cada bobina, y el extremo se lleva al cable, que ocupa una posición central con respecto a las bobinas; estas últimas, al girar a una velocidad adecuada corporalmente con sus discos, el algodón se coloca en consecuencia sobre el cable, enrollándose en forma de espiral para superponerse. Si se necesitan muchos hilos, los discos se duplican, de modo que se pueden transportar hasta sesenta carretes, colocándose el segundo conjunto de hilos sobre el primero. [8]
En el caso de los cables más pesados que se utilizan para la luz y la energía eléctrica , así como para los cables submarinos, las máquinas tienen una construcción algo diferente. El cable sigue pasando por un eje hueco, pero las bobinas o carretes de material de recubrimiento se colocan con sus husos en ángulo recto con el eje del cable y se colocan en una jaula circular que gira sobre rodillos debajo. Los diversos hilos que salen de los carretes en varias partes de la circunferencia de la jaula conducen a un disco en el extremo del eje hueco. Este disco tiene perforaciones a través de las cuales pasa cada uno de los hilos, que se enrollan inmediatamente en el cable, que se desliza a través de un cojinete en este punto. Se utilizan engranajes dentados que tienen ciertas relaciones definidas para hacer que el tambor de bobinado del cable y la jaula de los carretes giren a velocidades relativas adecuadas que no varían. Las jaulas se multiplican para el trenzado con muchas cintas o hilos, de modo que una máquina puede tener seis bobinas en una jaula y doce en la otra. [8]
El cable sólido, también llamado cable de núcleo sólido o cable monofilar, consiste en una sola pieza de cable metálico. El cable sólido es útil para el cableado de placas de pruebas. El cable sólido es más económico de fabricar que el cable trenzado y se utiliza cuando hay poca necesidad de flexibilidad en el cable. El cable sólido también proporciona robustez mecánica y, debido a que tiene relativamente menos área de superficie expuesta al ataque de sustancias corrosivas, protección contra el medio ambiente.
El cable trenzado se compone de una serie de cables pequeños agrupados o enrollados para formar un conductor más grande. El cable trenzado es más flexible que el cable sólido de la misma área de sección transversal total. El cable trenzado se utiliza cuando se requiere una mayor resistencia a la fatiga del metal . Tales situaciones incluyen conexiones entre placas de circuitos en dispositivos con múltiples placas de circuitos impresos, donde la rigidez del cable sólido produciría demasiada tensión como resultado del movimiento durante el ensamblaje o el mantenimiento; cables de línea de CA para electrodomésticos; cables de instrumentos musicales; cables de mouse de computadora ; cables de electrodos de soldadura; cables de control que conectan partes móviles de máquinas; cables de máquinas mineras; cables de máquinas de arrastre; y muchos otros. A altas frecuencias, la corriente viaja cerca de la superficie del cable debido al efecto pelicular , lo que resulta en una mayor pérdida de potencia en el cable. El cable trenzado puede parecer que reduce este efecto, ya que el área de superficie total de los hilos es mayor que el área de superficie del cable sólido equivalente, pero el cable trenzado común no reduce el efecto pelicular porque todos los hilos están cortocircuitados juntos y se comportan como un solo conductor. Un cable trenzado tendrá una resistencia mayor que un cable sólido del mismo diámetro porque la sección transversal del cable trenzado no es toda de cobre; hay huecos inevitables entre los hilos (este es el problema del empaquetamiento circular para círculos dentro de un círculo ). Se dice que un cable trenzado con la misma sección transversal de conductor que un cable sólido tiene el mismo calibre equivalente y siempre tiene un diámetro mayor. Sin embargo, para muchas aplicaciones de alta frecuencia, el efecto de proximidad es más severo que el efecto pelicular y, en algunos casos limitados, un cable trenzado simple puede reducir el efecto de proximidad. Para un mejor rendimiento a altas frecuencias, se puede utilizar un cable litz , que tiene los hilos individuales aislados y trenzados en patrones especiales.
Cuantos más hilos de alambre individuales haya en un haz de cables, más flexible, resistente a las torceduras, resistente a las roturas y más fuerte se vuelve el cable. Sin embargo, cuantos más hilos haya, más complejidad y coste de fabricación se incrementa. Por razones geométricas , el número más bajo de hilos que se suele ver es 7: uno en el medio, con 6 rodeándolo en estrecho contacto. El siguiente nivel es 19, que es otra capa de 12 hilos encima del 7. Después de eso, el número varía, pero 37 y 49 son comunes, luego en el rango de 70 a 100 (el número ya no es exacto). Los números más grandes que ese se encuentran típicamente solo en cables muy grandes. Para aplicaciones en las que el cable se mueve, 19 es el número más bajo que se debe usar (7 solo se debe usar en aplicaciones en las que el cable se coloca y luego no se mueve), y 49 es mucho mejor. Para aplicaciones con movimiento constante y repetido, como robots de ensamblaje y cables de auriculares , es obligatorio entre 70 y 100 [ cita requerida ] . Para aplicaciones que necesitan incluso más flexibilidad, se utilizan incluso más hilos (los cables de soldadura son el ejemplo habitual, pero también cualquier aplicación que necesite mover cables en áreas estrechas). Un ejemplo es un cable 2/0 hecho de 5292 hilos de cable de calibre n.º 36. Los hilos se organizan creando primero un haz de 7 hilos. Luego, 7 de estos haces se juntan en superhaces. Finalmente, se utilizan 108 superhaces para hacer el cable final. Cada grupo de cables se enrolla en una hélice de modo que cuando el cable se flexiona, la parte de un haz que se estira se mueve alrededor de la hélice hacia una parte que se comprime para permitir que el cable tenga menos tensión.
El alambre prefundido es un alambre trenzado compuesto de hebras que están muy estañadas y luego fusionadas. El alambre prefundido tiene muchas de las propiedades del alambre sólido, excepto que es menos probable que se rompa. [9]
Un cable trenzado está formado por una serie de pequeñas hebras de cable trenzadas entre sí. [10] Los cables trenzados no se rompen fácilmente cuando se flexionan. Los cables trenzados suelen ser adecuados como blindaje electromagnético en cables de reducción de ruido.
El alambre tiene muchos usos. Forma la materia prima de muchos fabricantes importantes , como la industria de las redes de alambre , los resortes de ingeniería, la fabricación de telas metálicas y el hilado de cables de acero , en los que ocupa un lugar análogo al de una fibra textil . Las telas metálicas de todos los grados de resistencia y finura de malla se utilizan para tamizar y cribar maquinaria, para drenar pulpa de papel, para mosquiteros y para muchos otros fines. Se emplean grandes cantidades de alambre de aluminio , cobre , níquel y acero para cables telefónicos y de datos , y como conductores en la transmisión de energía eléctrica y la calefacción . No tiene menos demanda para cercas, y se consume mucho en la construcción de puentes colgantes y jaulas, etc. En la fabricación de instrumentos musicales de cuerda e instrumentos científicos, el alambre se utiliza de nuevo en gran medida. El alambre de acero al carbono y de acero inoxidable para muelles tiene aplicaciones significativas en resortes de ingeniería para piezas/componentes críticos de fabricación industrial o automotriz. La fabricación de alfileres y horquillas ; las industrias de agujas y anzuelos ; la fabricación de clavos, clavijas y remaches; y la maquinaria de cardado consumen grandes cantidades de alambre como materia prima. [8]
No todos los metales y aleaciones metálicas poseen las propiedades físicas necesarias para fabricar alambres útiles. Los metales deben ser, en primer lugar, dúctiles y resistentes a la tensión, cualidad de la que depende principalmente la utilidad del alambre. Los principales metales adecuados para la fabricación de alambres, que poseen una ductilidad casi igual, son el platino , la plata , el hierro , el cobre , el aluminio y el oro ; y sólo a partir de estos y de algunas de sus aleaciones con otros metales, principalmente el latón y el bronce , se prepara el alambre. [8]
Con un tratamiento cuidadoso, se pueden producir cables extremadamente finos. Sin embargo, se fabrican cables para usos especiales a partir de otros metales (por ejemplo, cables de tungsteno para filamentos de bombillas y tubos de vacío , debido a su alta temperatura de fusión). Los cables de cobre también se recubren con otros metales, como estaño, níquel y plata, para soportar diferentes temperaturas, proporcionar lubricación y facilitar la extracción del aislamiento de caucho del cobre.
Los alambres metálicos se utilizan a menudo para las "cuerdas" que producen sonidos de tono más bajo en instrumentos de cuerda , como violines , violonchelos y guitarras , e instrumentos de cuerda de percusión como pianos , salterios , dobros y címbalos . Para aumentar la masa por unidad de longitud (y, por lo tanto, reducir aún más el tono del sonido), el alambre principal a veces puede envolverse helicoidalmente con otra hebra de alambre más fina. Se dice que estas cuerdas musicales están "sobrehiladas"; el alambre agregado puede tener una sección transversal circular ("enrollado redondo") o aplanarse antes de enrollarse ("enrollado plano").
Algunos ejemplos incluyen:
La definición del diccionario de alambre en Wikcionario