El cobre se ha utilizado en cableado eléctrico desde la invención del electroimán y el telégrafo en la década de 1820. [1] [2] La invención del teléfono en 1876 creó una mayor demanda de alambre de cobre como conductor eléctrico. [3]
El cobre es el conductor eléctrico en muchas categorías de cableado eléctrico. [3] [4] El alambre de cobre se utiliza en la generación de energía , transmisión de energía , distribución de energía , telecomunicaciones , circuitos electrónicos e innumerables tipos de equipos eléctricos . [5] El cobre y sus aleaciones también se utilizan para realizar contactos eléctricos . El cableado eléctrico en edificios es el mercado más importante para la industria del cobre. [6] Aproximadamente la mitad de todo el cobre extraído se utiliza para fabricar alambres y conductores de cables eléctricos. [5]
La conductividad eléctrica es una medida de qué tan bien un material transporta una carga eléctrica . Esta es una propiedad esencial en los sistemas de cableado eléctrico. El cobre tiene el índice de conductividad eléctrica más alto de todos los metales no preciosos : la resistividad eléctrica del cobre = 16,78 nΩ·m a 20 °C.
La teoría de los metales en estado sólido [7] ayuda a explicar la inusualmente alta conductividad eléctrica del cobre. En un átomo de cobre , la zona de energía 4s más externa, o banda de conducción , está sólo medio llena, por lo que muchos electrones son capaces de transportar corriente eléctrica . Cuando se aplica un campo eléctrico a un alambre de cobre, la conducción de electrones se acelera hacia el extremo electropositivo , creando así una corriente. Estos electrones encuentran resistencia a su paso al chocar con átomos de impurezas, vacantes, iones reticulares e imperfecciones. La distancia media recorrida entre colisiones, definida como camino libre medio , es inversamente proporcional a la resistividad del metal. Lo que es único del cobre es su largo camino libre medio (aproximadamente 100 espaciamientos atómicos a temperatura ambiente). Este camino libre medio aumenta rápidamente a medida que se enfría el cobre. [8]
Debido a su conductividad superior, el cobre recocido se convirtió en el estándar internacional con el que se comparan todos los demás conductores eléctricos. En 1913, la Comisión Electrotécnica Internacional definió la conductividad del cobre comercialmente puro en su Estándar Internacional de Cobre Recocido, como 100% IACS = 58,0 MS/m a 20 °C, disminuyendo en 0,393%/°C. [9] [10] Debido a que la pureza comercial ha mejorado durante el último siglo, los conductores de cobre utilizados en la construcción de cables a menudo superan ligeramente el estándar IACS del 100%. [11]
El principal grado de cobre utilizado para aplicaciones eléctricas es el cobre de brea resistente electrolítica (ETP) (CW004A o designación ASTM C11040). Este cobre tiene al menos un 99,90 % de pureza y una conductividad eléctrica de al menos un 101 % IACS. El cobre ETP contiene un pequeño porcentaje de oxígeno (0,02 a 0,04%). Si es necesario soldar o utilizar cobre de alta conductividad en una atmósfera reductora, entonces se puede utilizar cobre especialmente puro y libre de oxígeno (CW008A o designación ASTM C10100); [12] es aproximadamente un 1% más conductivo (es decir, alcanza un mínimo de 101% IACS). [9] [10]
Varios metales conductores de electricidad son menos densos que el cobre, pero requieren secciones transversales más grandes para transportar la misma corriente y pueden no ser utilizables cuando el espacio limitado es un requisito importante. [8] [4] El aluminio tiene el 61% de la conductividad del cobre. [13] El área de la sección transversal de un conductor de aluminio debe ser un 56% mayor que la del cobre para tener la misma capacidad de transporte de corriente. La necesidad de aumentar el espesor del alambre de aluminio restringe su uso en muchas aplicaciones, [4] como en motores pequeños y automóviles. Sin embargo, en algunas aplicaciones, como cables aéreos de transmisión de energía eléctrica , predomina el aluminio y rara vez se utiliza el cobre. [ cita necesaria ]
La plata , un metal precioso , es el único metal con una conductividad eléctrica mayor que el cobre. La conductividad eléctrica de la plata es el 106% de la del cobre recocido en la escala IACS, y la resistividad eléctrica de la plata = 15,9 nΩ·m a 20 °C. [14] [15] El alto costo de la plata combinado con su baja resistencia a la tracción limita su uso a aplicaciones especiales, como revestimiento de juntas y superficies de contacto deslizantes, y revestimiento de conductores en cables coaxiales de alta calidad utilizados en frecuencias superiores a 30 MHz. .
La resistencia a la tracción mide la fuerza necesaria para tirar de un objeto como una cuerda, un alambre o una viga estructural hasta el punto en que se rompe. La resistencia a la tracción de un material es la cantidad máxima de tensión de tracción que puede soportar antes de romperse.
La mayor resistencia a la tracción del cobre (200–250 N/mm 2 recocido) en comparación con el aluminio (100 N/mm 2 para las aleaciones conductoras típicas [16] ) es otra razón por la que el cobre se utiliza ampliamente en la industria de la construcción. La alta resistencia del cobre resiste el estiramiento, el estrechamiento, la fluencia, las mellas y las roturas y, por lo tanto, también previene fallas e interrupciones del servicio. [17] El cobre es mucho más pesado que el aluminio para conductores de igual capacidad de carga de corriente, por lo que la alta resistencia a la tracción se ve compensada por su mayor peso.
La ductilidad es la capacidad de un material para deformarse bajo tensión de tracción . Esto a menudo se caracteriza por la capacidad del material para estirarse hasta formar un alambre . La ductilidad es especialmente importante en el trabajo de metales porque los materiales que se agrietan o rompen bajo tensión no se pueden martillar, enrollar ni estirar (el trefilado es un proceso que utiliza fuerzas de tracción para estirar el metal).
El cobre tiene una mayor ductilidad que los conductores metálicos alternativos, a excepción del oro y la plata. [18] Debido a la alta ductilidad del cobre, es fácil reducirlo a diámetros con tolerancias muy estrechas. [19]
Generalmente, cuanto más fuerte es un metal, menos flexible es. Este no es el caso del cobre. Una combinación única de alta resistencia y alta ductilidad hace que el cobre sea ideal para sistemas de cableado. En las cajas de conexiones y en las terminaciones, por ejemplo, el cobre se puede doblar, torcer y tirar sin estirarse ni romperse. [17]
La fluencia es la deformación gradual de un material debido a expansiones y contracciones constantes bajo condiciones de carga variables. Este proceso tiene efectos adversos en los sistemas eléctricos: las terminaciones pueden aflojarse, provocando que las conexiones se calienten o creen arcos peligrosos.
El cobre tiene excelentes características de fluencia que minimizan el aflojamiento en las conexiones. Para otros conductores metálicos que se arrastran, se requiere mantenimiento adicional para revisar los terminales periódicamente y garantizar que los tornillos permanezcan apretados para evitar la formación de arcos y el sobrecalentamiento. [17]
La corrosión es la descomposición y el debilitamiento no deseado de un material debido a reacciones químicas. El cobre generalmente resiste la corrosión causada por la humedad, la contaminación industrial y otras influencias atmosféricas. Sin embargo, los óxidos, cloruros y sulfuros de corrosión que se forman en el cobre son algo conductores. [13] [17]
En muchas condiciones de aplicación, el cobre tiene un nivel más alto en la serie galvánica que otros metales estructurales comunes, lo que significa que es menos probable que el alambre de cobre se corroa en condiciones húmedas. Sin embargo, cualquier metal anódico que entre en contacto con el cobre se corroerá ya que esencialmente serán sacrificados al cobre.
Los metales y otros materiales sólidos se expanden al calentarse y se contraen al enfriarse. Esto es algo indeseable en los sistemas eléctricos. El cobre tiene un bajo coeficiente de expansión térmica para un material conductor de electricidad. El aluminio, un conductor común alternativo, se expande casi un tercio más que el cobre al aumentar las temperaturas. Este mayor grado de expansión, junto con la menor ductilidad del aluminio, puede causar problemas eléctricos cuando las conexiones atornilladas se instalan incorrectamente. Al utilizar el hardware adecuado, como conexiones de presión de resorte y arandelas ahuecadas o divididas en la junta, es posible crear juntas de aluminio que se comparen en calidad con las juntas de cobre. [13]
La conductividad térmica es la capacidad de un material para conducir calor. En los sistemas eléctricos, una alta conductividad térmica es importante para disipar el calor residual, particularmente en las terminaciones y conexiones. El cobre tiene una conductividad térmica un 60% más alta que el aluminio, [17] por lo que es más capaz de reducir los puntos calientes térmicos en los sistemas de cableado eléctrico. [8] [20]
La soldadura es un proceso mediante el cual se unen dos o más metales mediante un proceso de calentamiento. Esta es una propiedad deseable en los sistemas eléctricos. El cobre se suelda fácilmente para realizar conexiones duraderas cuando sea necesario.
La resistencia, dureza y flexibilidad del cobre hacen que sea muy fácil trabajar con él. El cableado de cobre se puede instalar de forma sencilla y sencilla sin herramientas especiales, arandelas, coletas ni compuestos para juntas. Su flexibilidad facilita la unión, mientras que su dureza ayuda a mantener las conexiones en su lugar de forma segura. Tiene buena resistencia para pasar cables a través de lugares estrechos, incluidos conductos. Se puede doblar o torcer fácilmente sin romperse. Se puede desmontar y terminar durante la instalación o el servicio con mucho menos peligro de mellas o roturas. Y se puede conectar sin el uso de terminales y accesorios especiales. La combinación de todos estos factores facilita a los electricistas la instalación de cables de cobre. [17] [21]
El cable sólido consta de un hilo de alambre metálico de cobre, desnudo o rodeado por un aislante. Los conductores de cobre de un solo hilo se utilizan normalmente como cables magnéticos en motores y transformadores. Son relativamente rígidos, no se doblan fácilmente y normalmente se instalan en aplicaciones permanentes, poco manipuladas y de baja flexión.
El alambre trenzado tiene un grupo de alambres de cobre trenzados o retorcidos entre sí. El cable trenzado es más flexible y más fácil de instalar que un cable grande de un solo hilo de la misma sección transversal. El trenzado mejora la vida útil del cable en aplicaciones con vibración. Una sección transversal particular de un conductor trenzado le confiere esencialmente las mismas características de resistencia que un conductor monofilar, pero con mayor flexibilidad. [22]
Un cable de cobre consta de dos o más alambres de cobre que corren uno al lado del otro y unidos, retorcidos o trenzados para formar un solo conjunto. Los cables eléctricos se pueden hacer más flexibles trenzando los cables.
Los alambres de cobre en un cable pueden estar desnudos o pueden estar revestidos para reducir la oxidación con una capa delgada de otro metal, generalmente estaño , pero a veces oro o plata . El enchapado puede prolongar la vida útil del cable y facilitar la soldadura . Los cables de par trenzado y coaxiales están diseñados para inhibir la interferencia electromagnética, evitar la radiación de señales y proporcionar líneas de transmisión con características definidas. Los cables apantallados se recubren con lámina o malla metálica.
El cobre de brea resistente electrolítica (ETP), un cobre de alta pureza que contiene oxígeno como agente de aleación , representa la mayor parte de las aplicaciones de conductores eléctricos debido a su alta conductividad eléctrica y recocido mejorado . El cobre ETP se utiliza para la transmisión y distribución de energía y las telecomunicaciones . [5] Las aplicaciones comunes incluyen cables de construcción, devanados de motores, cables eléctricos y barras colectoras . Los cobres libres de oxígeno se utilizan para resistir la fragilización por hidrógeno cuando se necesitan grandes cantidades de trabajo en frío y para aplicaciones que requieren mayor ductilidad (por ejemplo, cables de telecomunicaciones ). Cuando la fragilidad por hidrógeno es una preocupación y no se requiere una baja resistividad eléctrica, se puede agregar fósforo al cobre. [8]
Para determinadas aplicaciones, se prefieren conductores de aleación de cobre en lugar de cobre puro, especialmente cuando se requieren mayores resistencias o propiedades mejoradas de resistencia a la abrasión y la corrosión . Sin embargo, en comparación con el cobre puro, los beneficios de mayor resistencia y resistencia a la corrosión que ofrecen las aleaciones de cobre se ven compensados por sus menores conductividades eléctricas. Los ingenieros de diseño sopesan las ventajas y desventajas de los distintos tipos de conductores de cobre y aleaciones de cobre al determinar qué tipo especificar para una aplicación eléctrica específica. Un ejemplo de conductor de aleación de cobre es el alambre de cobre y cadmio , que se utiliza para la electrificación de ferrocarriles en América del Norte. [5] En Gran Bretaña, BPO (más tarde Post Office Telecommunications ) utilizó líneas aéreas de cobre y cadmio con un 1% de cadmio para mayor resistencia; para líneas locales 40 lb/milla (1,3 mm de diámetro) y para líneas de peaje 70 lb/milla (1,7 mm de diámetro). [23]
A continuación se resumen algunos de los principales mercados de aplicaciones para conductores de cobre.
El cableado eléctrico distribuye energía eléctrica dentro de edificios residenciales, comerciales o industriales, casas móviles, vehículos recreativos, embarcaciones y subestaciones con voltajes de hasta 600 V. El grosor del cable se basa en los requisitos de corriente eléctrica junto con temperaturas de funcionamiento seguras. Para diámetros más pequeños se utiliza alambre macizo; Los diámetros más gruesos están trenzados para proporcionar flexibilidad. Los tipos de conductores incluyen cables no metálicos/no metálicos resistentes a la corrosión (dos o más conductores aislados con una cubierta exterior no metálica), cables blindados o BX (los cables están rodeados por una carcasa metálica flexible), cables revestidos de metal, cables de entrada de servicio, cable de alimentación subterráneo, cable TC, cable resistente al fuego y cable con aislamiento mineral, incluido el cable revestido de cobre con aislamiento mineral . [24] El cobre se usa comúnmente para construir alambre debido a su conductividad, resistencia y confiabilidad. Durante la vida útil de un sistema de cables de construcción, el cobre también puede ser el conductor más económico.
El cobre utilizado en la construcción de alambres tiene una clasificación de conductividad del 100% IACS [10] [25] o mejor. El alambre de cobre para la construcción requiere menos aislamiento y se puede instalar en conductos más pequeños que cuando se utilizan conductores de menor conductividad. Además, comparativamente, en un conducto determinado caben más cables de cobre que conductores con conductividades más bajas. Este mayor relleno de cables es una ventaja especial cuando se vuelve a cablear o ampliar un sistema. [17]
El alambre de construcción de cobre es compatible con tornillos de latón y chapados de calidad. El cable proporciona conexiones que no se corroen ni se deslizan. Sin embargo, no es compatible con cables o conectores de aluminio. Si se unen los dos metales, puede producirse una reacción galvánica. La corrosión anódica durante la reacción puede desintegrar el aluminio. Esta es la razón por la que la mayoría de los fabricantes de electrodomésticos y equipos eléctricos utilizan cables conductores de cobre para las conexiones a los sistemas de cableado de los edificios. [21]
El cableado de edificios totalmente de cobre se refiere a edificios en los que el servicio eléctrico interior se realiza exclusivamente a través de cableado de cobre. En las casas totalmente de cobre, los conductores de cobre se utilizan en paneles de disyuntores , cableado de circuitos derivados (a tomas de corriente, interruptores, accesorios de iluminación y similares) y en ramas dedicadas que sirven a electrodomésticos de carga pesada (como estufas, hornos, secadoras de ropa y acondicionadores de aire). [26]
Los intentos de sustituir el cobre por aluminio en los cables de construcción se vieron frenados en la mayoría de los países cuando se descubrió que las conexiones de aluminio se aflojaban gradualmente debido a su lenta fluencia inherente, combinada con la alta resistividad y la generación de calor de la oxidación del aluminio en las uniones. Los contactos accionados por resorte han aliviado en gran medida este problema con los conductores de aluminio en los cables de construcción, pero algunos códigos de construcción aún prohíben el uso de aluminio.
Para los tamaños de circuitos derivados, prácticamente todo el cableado básico para luces, enchufes e interruptores está hecho de cobre. [17] El mercado actual de cables de aluminio para la construcción se limita principalmente a tamaños de mayor calibre utilizados en los circuitos de suministro. [27]
Los códigos de cableado eléctrico brindan la clasificación de corriente permitida para tamaños estándar de conductores. La clasificación actual de un conductor varía según el tamaño, la temperatura máxima permitida y el entorno operativo del conductor. A los conductores utilizados en áreas donde el aire frío puede circular libremente alrededor de los cables generalmente se les permite transportar más corriente que el conductor de tamaño pequeño encerrado en un conducto subterráneo con muchos conductores similares adyacentes. Las clasificaciones de temperatura prácticas de los conductores de cobre aislados se deben principalmente a las limitaciones del material aislante o de la clasificación de temperatura del equipo adjunto.
El cableado de par trenzado es el cable de red más popular y se utiliza a menudo en redes de datos para conexiones de longitud corta y media (hasta 100 metros o 328 pies). [28] Esto se debe a sus costos relativamente más bajos en comparación con la fibra óptica y el cable coaxial.
Los cables de par trenzado sin blindaje (UTP) son el tipo de cable principal para uso telefónico. A finales del siglo XX, los UTP surgieron como el cable más común en los cables de redes de computadoras, especialmente como cables de conexión o conexiones de red temporales. [29] Se utilizan cada vez más en aplicaciones de vídeo, principalmente en cámaras de seguridad.
Los cables plenum UTP que pasan por encima de techos y paredes interiores utilizan un núcleo de cobre sólido para cada conductor, lo que permite que el cable mantenga su forma cuando se dobla. Los cables de conexión, que conectan computadoras a placas de pared, utilizan alambre de cobre trenzado porque se espera que estén flexibles durante su vida útil. [28]
Los UTP son los mejores cables de línea balanceada disponibles. Sin embargo, son los más fáciles de aprovechar. Cuando la interferencia y la seguridad son preocupaciones, a menudo se considera el cable blindado o el cable de fibra óptica . [28]
Los cables UTP incluyen: cable de categoría 3 , ahora el requisito mínimo de la FCC (EE. UU.) para cada conexión telefónica; Cable de categoría 5e , pares mejorados de 100 MHz para ejecutar Gigabit Ethernet (1000BASE-T); y cable de categoría 6 , donde cada par funciona a 250 MHz para mejorar el rendimiento 1000BASE-T. [29] [30]
En las redes de cables de par trenzado de cobre, la certificación del cable de cobre se logra mediante una serie exhaustiva de pruebas de acuerdo con las normas de la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) o la Organización Internacional de Normalización (ISO).
Los cables coaxiales se utilizaron ampliamente en sistemas informáticos mainframe y fueron el primer tipo de cable importante utilizado para redes de área local ( LAN ). Las aplicaciones comunes del cable coaxial en la actualidad incluyen redes de computadoras (Internet) y conexiones de datos de instrumentación, distribución de video y CATV , transmisión de RF y microondas, y líneas de alimentación que conectan transmisores y receptores de radio con sus antenas . [31]
Si bien los cables coaxiales pueden recorrer distancias más largas y tener una mejor protección contra EMI que los pares trenzados, es más difícil trabajar con cables coaxiales y es más difícil tenderlos desde las oficinas hasta el armario de cableado. Por estas razones, ahora se están reemplazando generalmente por cables UTP menos costosos o por cables de fibra óptica para mayor capacidad. [28]
Hoy en día, muchas empresas de CATV todavía utilizan cables coaxiales en los hogares. Estos cables, sin embargo, están cada vez más conectados a un sistema de comunicaciones de datos de fibra óptica fuera del hogar. La mayoría de los sistemas de gestión de edificios utilizan cableado de cobre patentado, al igual que los sistemas de megafonía/altavoces de audio. Los sistemas de control y entrada de seguridad todavía dependen a menudo del cobre, aunque también se utilizan cables de fibra. [32]
La mayoría de las líneas telefónicas pueden compartir voz y datos simultáneamente. El cableado telefónico cuádruple predigital en los hogares no puede manejar las necesidades de comunicaciones para múltiples líneas telefónicas, servicio de Internet, comunicaciones por video, transmisión de datos, máquinas de fax y servicios de seguridad. Diafonía , interferencias estáticas, señales inaudibles y servicio interrumpido son problemas comunes con el cableado obsoleto. Las computadoras conectadas a cableado de comunicaciones anticuado a menudo experimentan un rendimiento deficiente de Internet.
Cableado estructurado es el término general para el cableado local del siglo XXIpara sistemas telefónicos, de video, de transmisión de datos, de seguridad, de control y de entretenimiento de alta capacidad. Las instalaciones suelen incluir un panel de distribución central donde se realizan todas las conexiones, así como tomas de corriente con conexiones dedicadas para teléfono, datos, TV y tomas de audio.
El cableado estructurado permite que las computadoras se comuniquen entre sí sin errores y a altas velocidades, al tiempo que resiste la interferencia entre diversas fuentes eléctricas, como electrodomésticos y señales de comunicaciones externas. Las computadoras en red pueden compartir conexiones a Internet de alta velocidad simultáneamente. El cableado estructurado también puede conectar computadoras con impresoras , escáneres , teléfonos , máquinas de fax e incluso sistemas de seguridad y equipos de entretenimiento para el hogar.
El cable coaxial RG-6 con blindaje cuádruple puede transmitir una gran cantidad de canales de TV al mismo tiempo. Un patrón de cableado en estrella, donde el cableado de cada conector se extiende hasta un dispositivo de distribución central, facilita la flexibilidad de los servicios, la identificación de problemas y una mejor calidad de la señal. Este patrón tiene ventajas respecto a los bucles en cadena. Se encuentran disponibles herramientas, consejos y técnicas de instalación para sistemas de cableado en red que utilizan pares trenzados, cables coaxiales y conectores para cada uno. [33] [34]
El cableado estructurado compite con los sistemas inalámbricos en los hogares. Si bien los sistemas inalámbricos ciertamente tienen ventajas de conveniencia, también tienen inconvenientes con respecto a los sistemas cableados de cobre: el mayor ancho de banda de los sistemas que utilizan cableado de Categoría 5e generalmente admiten más de diez veces las velocidades de los sistemas inalámbricos para aplicaciones de datos más rápidas y más canales para aplicaciones de video. Alternativamente, los sistemas inalámbricos representan un riesgo para la seguridad, ya que pueden transmitir información confidencial a usuarios no deseados a través de dispositivos receptores similares. Los sistemas inalámbricos son más susceptibles a la interferencia de otros dispositivos y sistemas, lo que puede comprometer el rendimiento. [35] Ciertas áreas geográficas y algunos edificios pueden ser inadecuados para instalaciones inalámbricas, así como algunos edificios pueden presentar dificultades para instalar cables.
La distribución de energía es la etapa final en la entrega de electricidad para un uso final. Un sistema de distribución de energía transporta electricidad desde el sistema de transmisión hasta los consumidores.
Los cables de alimentación se utilizan para la transmisión y distribución de energía eléctrica, ya sea en el exterior o en el interior de edificios. Se encuentran disponibles detalles sobre los distintos tipos de cables de alimentación. [36]
El cobre es el material conductor preferido para líneas de transmisión subterráneas que operan a voltajes altos y extra altos hasta 400 kV. El predominio de los sistemas subterráneos de cobre se debe a sus mayores conductividades eléctricas y térmicas volumétricas en comparación con otros conductores. Estas propiedades beneficiosas para los conductores de cobre conservan espacio, minimizan la pérdida de energía y mantienen temperaturas más bajas de los cables. [ cita necesaria ]
El cobre sigue dominando las líneas de bajo voltaje en minas y aplicaciones submarinas, así como en ferrocarriles eléctricos, montacargas y otros servicios al aire libre. [5]
El aluminio, solo o reforzado con acero, es el conductor preferido para las líneas aéreas de transmisión debido a su menor peso y menor costo. [5]
Los conductores de electrodomésticos para aplicaciones e instrumentos domésticos se fabrican a partir de cables blandos trenzados en manojo, que pueden estañarse para soldar o identificar fases. Dependiendo de las cargas, el aislamiento puede ser PVC, neopreno, etileno propileno, relleno de polipropileno o algodón. [5]
Los conductores automotrices requieren un aislamiento que sea resistente a temperaturas elevadas, productos derivados del petróleo, humedad, fuego y productos químicos. El PVC, el neopreno y el polietileno son los aislantes más habituales. Los potenciales varían desde 12 V para sistemas eléctricos hasta entre 300 V y 15 000 V para instrumentos, iluminación y sistemas de encendido. [36]
El alambre magnético o alambre para bobinados se utiliza en devanados de motores eléctricos , transformadores , inductores , generadores , auriculares , bobinas de altavoces , posicionadores de cabezales de discos duros, electroimanes y otros dispositivos. [5] [8]
Muy a menudo, el cable magnético está compuesto de cobre totalmente recocido y refinado electrolíticamente para permitir un bobinado más cercano al fabricar bobinas electromagnéticas. El cable está recubierto con una variedad de aislamientos poliméricos , incluido barniz , en lugar del plástico más grueso u otros tipos de aislamiento que se usan comúnmente en los cables eléctricos. [5] Los grados de cobre sin oxígeno de alta pureza se utilizan para aplicaciones de alta temperatura en atmósferas reductoras o en motores o generadores enfriados por gas hidrógeno.
Un cierre de empalme de cobre se define como un gabinete, y el hardware asociado, que tiene como objetivo restaurar la integridad mecánica y ambiental de uno o más cables de cobre que ingresan al gabinete y proporcionan alguna función interna para empalme, terminación o interconexión. [37]
Como se indica en el documento de requisitos de la industria de Telcordia GR-3151, existen dos configuraciones principales para los cierres: cierres a tope y cierres en línea. Los cierres a tope permiten que los cables entren en el cierre desde un solo extremo. Este diseño también puede denominarse cierre de cúpula. Estos cierres se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones, incluido el empalme de ramas. Los cierres en línea prevén la entrada de cables en ambos extremos del cierre. Se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones, incluido el empalme de ramas y el acceso a cables. Los cierres en línea también se pueden usar en una configuración a tope restringiendo el acceso del cable a un extremo del cierre.
Un cierre de empalme de cobre se define por las características de diseño funcional y, en su mayor parte, es independiente de aplicaciones o entornos de implementación específicos. En este momento Telcordia ha identificado dos tipos de cierres de cobre:
Los ESC proporcionan todas las características y funciones que se esperan de un cierre de empalme típico en un gabinete que evita la intrusión de líquido y vapor en el interior del cierre. Esto se logra mediante el uso de un sistema de sellado ambiental, como juntas de goma o adhesivos termofusibles. Algunos ESC utilizan aire presurizado para ayudar a mantener la humedad fuera del cierre.
Los FBC brindan todas las características y funciones que se esperan de un cierre de empalme típico que previene la intrusión de lluvia, polvo e insectos impulsados por el viento. Sin embargo, un cierre de este tipo permite el libre intercambio de aire con el entorno exterior. Por lo tanto, es posible que se forme condensación dentro del cierre. Por tanto, es necesario prever un drenaje adecuado para evitar la acumulación de agua en el interior del cierre.
El cobre seguirá siendo el material predominante en la mayoría de las aplicaciones de cables eléctricos, especialmente cuando las consideraciones de espacio son importantes. [3] La industria automotriz durante décadas ha considerado el uso de cables de menor diámetro en ciertas aplicaciones. Algunos fabricantes están empezando a utilizar aleaciones de cobre como el cobre-magnesio (CuMg), que tiene menos conductividad pero más resistencia que el cobre puro. [38]
Debido a la necesidad de aumentar la transmisión de señales de voz y datos de alta velocidad, se espera que la calidad de la superficie del cable de cobre siga mejorando. Se espera que continúen las demandas de una mejor capacidad de embutición y el avance hacia cero defectos en los conductores de cobre.
Puede evolucionar un requisito de resistencia mecánica mínima para el alambre magnético con el fin de mejorar la conformabilidad y evitar el estiramiento excesivo del alambre durante las operaciones de bobinado a alta velocidad. [ cita necesaria ]
No parece probable que los estándares de pureza del alambre de cobre aumenten más allá del valor mínimo actual del 101% IACS. Aunque se ha producido en pequeñas cantidades cobre 6-nueves (99,9999% de pureza), es extremadamente caro y probablemente innecesario para la mayoría de las aplicaciones comerciales, como imanes, telecomunicaciones y cables de construcción. La conductividad eléctrica del cobre 6-nueves y del cobre 4-nueves (99,99% puro) es casi la misma a temperatura ambiente, aunque el cobre de mayor pureza tiene una mayor conductividad a temperaturas criogénicas. Por lo tanto, para temperaturas no criogénicas, el cobre 4 nueves probablemente seguirá siendo el material dominante para la mayoría de las aplicaciones de cables comerciales. [3]
Durante el auge de las materias primas de la década de 2000 , los precios del cobre aumentaron en todo el mundo, [39] aumentando el incentivo para que los delincuentes robaran cobre de los cables de suministro de energía y comunicaciones. [40] [41] [42] El Ministro iraní de TIC ha reemplazado el cobre con fibra óptica debido al robo. [43]
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