Conductores Eléctricos
Es indispensable que te familiarices con los diferentes tipos cables y alambres que se utilizan para conducir la electricidad a los diferentes puntos de nuestras casas, edificios,aparatos elèctricos, etc. Como se sabe, para que la electricidad se aproveche, debemos de hacer que circule por los circuitos con el mìnimo de pèrdida, esto nos lleva a escoger el mejor conductor para la funciòn que necesitamos. Se debe de tomar en
cuenta que la humedad y la temperatura la afectan.
RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES ELECTRICOS:
Todo conductor eléctrico afecta el paso de una corriente electrica en mayor o menor grado determinado por su resistencia, el cual esta afectado por los factores siguientes: El metal del que esta formado, grosor y longitud.
RESISTENCIA DE LOS METALES:
La plata es el metal que conduce con màs facilidad la electricidad, pero dado su costo tan elevado, no es comùn usarla como conductor en los circuitos elèctricos.El cobre es el conductor màs usado por su bajo costo, aparte de ser un buen conductor de la electricidad. Es tambièn usado el aluminio. Pero este presenta el inconveniente que no se puede soldar por los medios comunes, por lo mismo es muy limitado su uso en casas, sòlamente en lìneas de transmisiòn de alto voltaje.
Cuando medimos la resistencia de trozos de metal distintos, del mismo tamaño y grueso, se encuentra que el hierro tiene una resistencia seis veces mayor que la del cobre, en tanto que uno de plata alemana tiene una resistencia casi 13 veces màs alta que la del cobre.
A continuación les presento la tabla en la cual se especifica la resistencia de los diferentes conductores eléctricos.
| Conductor | Resistividad relativa |
|---|---|
| Plata pura Cobre recocido Cobre endurecido Aluminio (97.5%) puro Zinc puro Latón Bronce con fósforo Alambre de hierro Níquel Alambre de acero Plata alemana Hierro colado |
,925 1,000 1,022 1,672 3,608 4,515 5,319 6,173 7,726 8,621 13,326 71,400 |
Esta tabla les permitirá calcular la resistencia de cualquier alambre, para lo cual se debera multiplicar la resistencia de un alambre de cobre del mismo grueso y largo por el nùmero que se indica en la tabla.
Para esto deberàn utilizar la tabla de calibre de alambres. Por ejemplo, si queremos saber las resistencia de un alambre de latòn No. 8 que la resistividad relativa indica 4,515, ahora veamos la tabla sobre los calibres de alambre la resistencia en ohmios del No. 8 de un alambre de cobre, basados en 1000 pies de largo, en la cual nos indica que es de ,6400, luego multiplicamos 4,515 por ,6400 = 2.8896 ohmios.
Esta serìa la resistencia equivalente a un alambre de latón del mismo largo y calibre.
Calibre de los conductores de Cobre
usan varios métodos para identificar los diferentes calibres de los conductores: 1.- Con un número de acuerdo con un patròn o calibre establecido, 2.- Por medio del diámetro del conductor en milésimas de pulgada o en milìmetros y 3.- Por el àrea transversal del conductor expresada en milipulgadas circulares o en milìmetros cuadrados.
PATRÓN AMERICANO A.W.G.:
Este patrón conocido como A.W. G.(American Wire Gage), es el que se emplea con mayor frecuencia en Amèrica, ya que los nùmeros del patrón métrico corresponden a las dimensiones que no se fabrican en Estados Unidos.
Anteriormente este patrón se llamaba “Brown and Sharpe” y se utilizan aùn las letrasB&S para identificar los conductores de fabricación americana. En algunos paises se acostumbra identificar los conductores por su diàmetro en milímetros, en tanto que en otras partes se utiliza su àrea en milìmetros cuadrados.
Si tomamos en cuenta esas variantes, en este curso se tomará el patròn A.W.G., o bien, las letras B&S, se mencionarà, cuando sea necesario, el diámetro en mm. cuadrados, en la tabla sobre calibre de alambres. calibre de los alambres se pueden encontrar las equivalencias.
Esta tabla será de suma utilidad porque en ella podras encontrar la relación entre los diferentes sistemas de identificaciòn de los conductores, además, su peso y resistencia en ohmios. No esta demas agregar que este valor esta indicado tomando como base una temperatura de 20 grados “C”, equivalentes a 68 grados “F” y especificamente se refiere a la resistencia de un conductor de cobre recocido o suave que se usa comunmente el los alambres utilizados en las canalizaciones elèctricas de hogares y edificios.
En el patròn americano A.W.G. o B&S los alambres se distinguen por medio de nùmeros, los cuales van desde 0000 hasta 50, siendo este el alambre màs delgado, o sea, cuando màs bajo es el nùmero, màs grueso es el alambre, estos son los usados con fines comerciales. Hay que aclarar que para instalaciones elèctricas no se permite un alambre màs delgado que el No. 14, ùnicamente para cordones de làmparas, en los cuales puede usarse hasta el No. 18.
DETERMINACION DEL CALIBRE DE UN ALAMBRE A.W.G.:
como ya se menciono anteriormente, este sistema es el màs usado y se ha aprobado por fabricantes y oficinas de control de los EE.UU. Para determinar el grueso o calibre de un alambre, se debe de quitar una parte del forro o aislamiento y luego se pasa el conductor desnudo a travès de las aberturas de un calibrador de alambre(ver ejemplo en la figura abajo), 
hasta encontrar la ranura en la cual pase ajustadamente, o sea forzàndolo un poco, como se nota, es la ranura la que determina el calibre y no el agujero del fondo, este ùnicamente sirve para retirar el alambre. Toda vez que se ha encontrado la ranura correcta, esta nos indica el calibre del alambre.
Se encuentran calibradores con 2 escalas, una para A.W.G y en la otra està marcado el diàmetro del alambre en mils(abreviatura de milipulgadas). El tèrmino milipulgadas o solamente mil es un tèrmino usado por los fabricantes de alambre para indicar una milèsima de pulgada, ejejmplo: un alalmbre de 460 mils. tiene un diàmetro de 0,460 milèsimas de pulgada.
MILIPULGADAS CIRCULARES:
Tambièn se designan regularmente los alambres por medio de su àrea transversal, misma que se da en milipulgadas o mils circulares, o en miles de mils circulares(ver figura arriba a la derecha), normalmente cuandoi se trata de cables màs gruesos que el de 0000. Esta forma de identificar el calibre de un alambre facilita los càlculos para determinar el tamaño apropiado de los conductores que se vayan a usar en los circuitos, por lo mismo se tratarà la expresiòn mils circulares.
Especificaciones del alambre de cobre
El cobre es el metal más usado para la fabricaciòn de conductores elèctricos por su bajo costo y alto rendimiento.
PESO DEL ALAMBRE:
Para un conductor eléctrico también necesitamos el peso, por lo mismo esta incluido en la tabla calibre de alambres., en ella se indica el peso de 1000 metros de alambre sin el forro, Lo conveniente de esta informaciòn es que el alambre se vende por peso y por lo mismo se puede calcular cuantas libras se necesitan para alguna instalación.
RESISTENCIA DEL ALAMBRE:
En la ùltima columna de la tabla se indica la resistencia en ohmios a una temepratura de 20 grados “C”, aplicado tanto al alambre desnudo como al que tiene forro.
EL EFECTO DE LA TEMPERATURA EN EL ALAMBRE:
La temperatura hace que la resistencia de un alalmbre varie, por ejemplo, cuanto mas caliente està, mas oposiciòn tiene sobre el paso de la electricidad, esto sucede tambièn con otros metales puros, pero no con algunas aleaciones o con el carbòn.
Ahora veamos ¿porque se calienta un alambre? Esto sucede por efecto de la propia corriente que por el circula, lo cual se debe a la resistencia del conductor, obviamente, cuanto màs intensa es la corriente, mayor serà el calentamiento y por lo mismo, mayor pèrdida de energìa en forma de calor. Lo que sucede es que el calentamiento aumenta en relaciòn con el cuadrado del cambio de corriente. Por consiguiente, si se aumenta la corriente al doble, el calentamiento serà 4 veces mayor.
Cuando circula mayor corriente por un alambre, no solamente se calentarà el conductor, habrà tambièn un aumento en su resistencia, como consecuencia, habrà un aumento adicional de temperatura. Si sigue aumentando la corriente, provocarà que se queme el aislamiento, con lo cual se corre el riesgo de un incendio.
COMO SELECCIONAR UN CONDUCTOR:
Tomando en cuenta los riesgos antes mencionados, en necesario escoger cuidadosamente el calibre y aislamiento correctos de un conductor, tomando en cuenta el lugar donde se intalarà.
La intensidad máxima en amperios que puede soportar con plena seguridad diferentes tipos de alambre en las instalacines eléctricas de acuerdo con el calibre y el tipo de aislamiento, se da en las Tabla III y Tabla IV. Estas intensidades o capacidades màximas son aprobadas por los laboratorios de las compañias de seguros contra incendios de los E.E.U.U. y aceptadas en la mayoria de los paises americanos.
CAPACIDAD DE CONDUCCION DE LOS ALAMBRES:
Vamos a iniciar el estudio de los diferentes tipos de alambres y el aislamiento que los cubre, pero antes, hablaremos de las razones por las cuales la capacidad de conducciòn de los distintos tipos de alambres depende de los aislamientos que se emplean en dichos conductores y del mètodo para instalarlos.
Como sabemos, el calor no daña el cobre, pero en cambio, si daña el aislamiento, Cuando se calienta màs alla de lo normal, puede dañarse de varias maneras, daño que depende del grado de calentamiento y del tipo de aislamiento.
Sucede que algunos aislamientos se derriten, otros se endurecen y otros que se queman. Cualquiera que sea el efecto, una vez que se dañe, pierde sus propiedades aisladoras y por ende, puede ocasionar un corto circuito y por supuesto, indendios.
La capacidad conductora que se especifica en las tablas III y IV para los diferentes tipos y calibres de alambres es la que pueden conducir sin riesgo de sobre calentamiento del aislamiento. El caucho comùn es el aislador que soporta menos calor.; por lo mismo, los alambres con este tipo de aislamiento tienen la capacidad màs baja para conducir corriente. Si un alambre con forro de asbesto conduce la corriente màxima asignada en las tablas, sin duda se calentarà màs que un alambre con forro de caucho conduce su maxima corriente. No obstante, como el aislamiento de asbesto soporta mejor el calor, no se dañarà como se dañaria uno con forro de caucho al conducir su màxima corriente.
No esta demàs mencionar que cuando se indida la temperatura màxima de los conductores, esta se refiere a la temperatura del alambre propiamente dicho, y no a la temperatura ambiente.
Cuando se habla de la capacidad conductora en amperios para cada tipò y calibre delalambre en las tablas III y IV, se basa en el supuesto de que el alambre se instalará en un cuarto en el cual la temperatura ambiente no pasarà de 30° “C”(86° F). En la tabla V se indica la temperatura màxima que pueden soportar los aislamientos de los diferentes tipos de alambre que se venden en el mercado. La temperatura indicada en esta tabla es la que alcanza el alambre cuando conduce la corriente màxima, misma que se indica en las tablas III y IV, con una temperatura ambiende de 30 grados “C”.Por ejemplo si el alambreconduce su corriente màxima y se instala en una habitaciòn en donde la temperatura ambiente es mayor de 30 grados, la temperatura del alambre serà mucho mayor de 60 grados. Si este fuera el caso se deberà reducir la corriente que por el circularà.
En la tabla VI se especifica el factor por el cual se debe de multiplicar la capacidad conductora de cualquier alambre, cuando se instala en temperaturas mayores a 30 grados “C”.
Uso de las tablas
Las tablas son herramientas útiles y necesarias en el trabajo de electricidad, voy a explicarte su uso para que su manejo no te parezca complicado.
USO DE LAS TABLAS:
Como se puede ver en las Tabla III y tabla IV También se incluyen los tipos de aislamiento de la tabla V. En el caso de las capacides en amperios, se aplican únicamente si se establecen las concidiones siguientes:
1.- Si se usa la tabla III cuando los conductores se colocan en un tubo o conducto o cuando forman un cable. La tabla IV puede utilizarse si el alambre se instala individualmente, como sucede en las instalaciones visibles de alumbrado.
2.- Si no se incluyen màs de 3 alambres en el mismo conducto o tubo, o bien un cable.
Observaciòn: Si se incluyen en el conducto(tubo) o cable de 4 a 6 alambres, se debe reducir la capacidad de la corriente de estos en un 80% de lo que se indica en la tabla III. Si en cambio, se incluyen de 7 a 9 alambres, la capacidad de la corriente se debe reducir un 70% de lo que se indica.
3.- Cuando la temperatura ambiente que rodea al conductor no sobrepasa los 30 grados “C”.
Observaciòn: Si la temperatura ambiente es mayor de 30 grados, deben de aplicarse los factores de correcciòn de la tabla IV. Ejemplo: Vamos a usar un alambre # 8 tipo RH, con capacidad normal de 45 amperios de conducciòn, siendo la temperatura de 40 grados “C”, la capacidad que deberà conducir es de: 45 x 0,88 = 39.6 amperios.
Existen otros factores que estàn ligados con la selecciòn del alambre. El calibre que se va a utilizar en cualquier instalaciòn elèctrica nunca debe ser menor al que le corresponde de acuerdo a la corriente que va a conducir. La selecciòn correcta del calibre del conductor para una instalaciòn no depende solamente de su capacidad de conducir la corriente sin peligro de quemar el aislamiento, tambièn se debe de tomar en cuenta que no tenga pèrdidas considerables de voltaje ni de energìa en el circuito.
Bajo estas condiciones, tenemos 4 razones que se deben de tomar en cuenta:
1.- No debe conducir mas corriente de la que puede soportar.
2.- Debe conducir la corriente al punto deseado, sin que se produzca una caida considerable de voltaje.
3.- La pèrdida no debe de ser excesiva.
4.- Su costo debe de ser el màs bajo, satisfaciendo los requisitos anteriores.
Tipos de alambres
Existen varios tipos de alambre, de los cuales te hablarè en esta página.
los diferentes tipos de alambre estan clasificados de acuerdo con el aislamiento que los recubre, esto se puede observar el la tabla V, en ella se indica la letra o letras con que estàn designados los alambres, la composiciòn del aislamiento y el trabajo para el que se recomiendan.
Los alambres que se fabrican en los E.E.U.U estan construidos de acuerdo con especificacines establecidad por el código Nacional de Electricidad, el cual se rige por el Consejo Nacional de Compañias de seguros Contra Cuentan con sus propios laboratorios, “Underwriters Laboratories”, en donde se verifica la aplicaciòn de todas las especificaciones. En muchos artefactos elèctricos se encontraran las iniciales U/L que corresponden a estos laboratorios.Incendios.
Con ello se indica que el artefacto satisface todos los requisitos de seguridad establecidos por el còdigo, en otras palabras, estan aprobados para lo que se destinan.
LOs alambres traen en su aislamiento indicado su tipo y voltaje màximo de funcionamiento. En algunos, caso de los cordones, traen ademàs la especificaciòn U/L Aproved, que traducido significa aprobado por los laboratorios de los aseguradores.
Diferencia entre alambres y cables: Todo conductor sòlido con forro o desnudo se llama “alambre”. El tèrmino cable se usa en dos formas: se aplica a un conductor sencillo formado por varios alambres delgados de cobre desnudos, los cuales se agrupan y se cubren con una sola capa de aislamiento màs el forro. O bien se aplica a un grupo de 2, 3 o màs conductores aislados independientemente, pero agrupados, aunque no tengan un forro que los una. En la pràctica se les llama cables a los conductores gruesos, en tanto que a los màs pequeños, compuestos por alambres delgados desnudos, se les nombra alambres retorcidos. Cuando el conductor està formado por hilos de cobre y està cubierto con aislamiento flexible se le denomina cordòn.
ALAMBRE DESNUDO:
Los conductores sin aislamiento, comunmente llamados desnudos, normalmente se usan en el exterior, separados por aisladores para evitar el contacto entre si, de este tipo podemos citar las lìneas de alta tensiòn.Hay 3 tipos de alambres de cobre, que se clasifican de acuerdo con su resistencia mecànica(habilidad de soportar esfuerzos mecànicos producidos por el viento, la lluvia, nieve, etc.): duro, mediano y suave.
De estas 3 clases, el alambre duro el es que tiene mayor resistencia mecànica, el cual soporta mayores esfuerzos con el mìnimo de tensiòn. Pero tiene el inconveniente de tener la resistencia elèctrica màs alta, en otras palabras la conductivadad elèctrica es la màs baja de los 3. El alambre suave el que menor resistencia elèctrica tiene, pero soporta menos tensiòn. Obviamente el mediano es el tèrmino medio estre los 2.
El alambre duro se utiliza en lìneas de transmisiòn en donde las torres estàn bastante separadas. El mediano se utiliza en lìneas de transmisiòn con una separaciòn moderada entre los postes. El alambre suave, por la facilidad con que puiede doblarse y por su alta conductividad, es el que se utiliza en los conductores aislados que se usan en las instalaciones elèctricas.
ALAMBRES RETORCIDOS.
como se mendionò anteriormente, algunos conductores en lugar de tener un solo alambre sòlido se forman por varios hilos de cobre desnudos, retorcidos, con lo cual se forma un solo conductor. Se dijo tambièn que para que el conductor tenga una considerable flexibilidad, el conductor lo forman un gran nùmero de hilos retorcidos.El nùmero del calibre de un alambre retorcido lo determina la suma de las àreas transversales de los alambres que forman el conductor. Ejemplo: en calibre de los alambres podemos ver que el alambre # 16 A.G.W. tiene un àrea de 2.583 mils circulares, y un alambre formado por 65 alambres del # 34 tiene un àrea total combinada de 2.593 mils circulares.
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