¿Por qué los conductores principales de este cable eléctrico subterráneo no están hechos de cobre?

He encontrado un trozo de cable eléctrico dejado por la compañía eléctrica que abastece la zona. Hicieron una reparación bajo tierra recientemente.

Tengo curiosidad por qué los tres grandes conductores triangulares no están hechos de cobre. A mí me parece aluminio, pero hubiera pensado que el cobre sería un conductor mucho mejor.

¿Qué me estoy perdiendo? ¿Es el aluminio casi tan bueno pero mucho más barato?

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El aluminio es más barato.
El hecho de que una sección de cable en una parte del mundo usara otra cosa no significa que sea una práctica general, que es lo que implica esta pregunta. Lo que hace que un material sea "mejor" hoy puede no hacerlo mejor en el futuro o en el pasado. El costo de materiales como estos fluctúa.
¿Por qué el voto negativo, votante negativo?
No tengo idea de por qué recibió un voto negativo, pensé que esta era una gran pregunta y se ajusta al alcance de este sitio. te di un +1
¿De qué material es la trenza/protección exterior? es cobre o laton? ¿Por qué no hacer ese aluminio también?
Véndalo como un cable de interconexión balanceado a un audiófilo.
Las cargas opuestas se atraen y las cargas iguales se repelen. Dado que la electricidad es el flujo de electrones y los electrones repelen a los electrones, fluye muy poca corriente en el medio de un conductor. La electricidad fluye en la capa exterior del conductor. Parece que la capa exterior contiene cableado de cobre en esta imagen. Solo una conjetura educada
@Pomagranite No del todo. Los electrones "fluyen" "entre" los núcleos nucleares cargados positivamente. No hay carga adicional (que de hecho descansaría en el borde del conductor), solo un movimiento ordenado de los electrones que se mueven aleatoriamente. De hecho, existe el llamado efecto piel , pero su origen es claramente diferente.
Aún así, puede ser algo a considerar: la Wikipedia da que la profundidad de la piel del cobre es de 8,5 mm a 60 Hz, y el diámetro del cable, aunque es de aluminio, parece ser más grande que el doble. ¿Opiniones?
@old_timer implicando? La pregunta es sobre una sección de cable en una parte del mundo, lo que no implica nada
Es un cable de distribución trifásico europeo (incluido el Reino Unido en este momento 8-) (solo puede ver los colores marrón/negro/gris). El conductor neutro/tierra exterior puede seguir siendo cobre porque la corriente normal que fluye a través de él es mucho menor, excepto en el tipo de casos que el DNO no va a tolerar (carga muy desequilibrada en las fases). Dadas las respuestas que se ven a continuación, también es interesante notar que hay una proporción significativa de cables de aluminio recubiertos de cobre (CCA) que se usan para redes de computadoras que también se usan, se sospecha, por razones de economía...
@ edc65, y todavía está asumiendo que en esa parte del mundo, el único que ha comprado y usado un tipo en la historia del tiempo y nunca cambiará en el futuro. Agradezco que la pregunta se haya cambiado de incontestable a responsable. que era todo el punto.
También vale la pena señalar, quizás, que el cobre y el aluminio no son los únicos tipos de conductores posibles. La línea de suministro que va a mi casa, por ejemplo, tiene conductores de plomo, presumiblemente porque en el momento en que se instaló, el plomo era una opción más barata (sin embargo, no creo que lo sea ahora).
También funciona como el logotipo de Mercedes Benz.
Gracias por todos los comentarios y respuestas. Si agrega algo, esto es de Manchester, Reino Unido.

Respuestas (6)

anixter dice:

Si bien el cobre tiene una larga historia como material elegido para conducir electricidad, el aluminio tiene ciertas ventajas que lo hacen atractivo para aplicaciones específicas.

El aluminio tiene el 61 por ciento de la conductividad del cobre, pero tiene solo el 30 por ciento del peso del cobre. Eso significa que un alambre desnudo de aluminio pesa la mitad que un alambre desnudo de cobre que tiene la misma resistencia eléctrica. El aluminio es generalmente más económico en comparación con los conductores de cobre.

Fastmarkets dice (y no pretendo entender nada de eso):

Copper     LME Averages Cash Ask ($/MT)    Sep 2017     $6,583.19
Aluminium  LME Official 3M Ask ($/MT)      21 Dec       $2,125.50

Entonces, si necesitamos 1 MT (¿tonelada métrica?) De cobre costará $ 6,5 mil y necesitamos media tonelada de aluminio para la misma conductividad que costará $ 1,1 mil. Eso es un ahorro de > 80%.

La razón por la que no ve más cobre puede deberse a razones que se explican en la continuación del primer artículo:

Los conductores de aluminio consisten en diferentes aleaciones conocidas como serie AA-1350 y serie AA-8000. AA-1350 tiene un contenido mínimo de aluminio del 99,5 por ciento. En las décadas de 1960 y 1970, debido al alto precio del cobre en relación con el aluminio, este grado de aluminio comenzó a usarse popularmente para el cableado doméstico. Debido a la mano de obra de baja calidad en las conexiones y las diferencias físicas entre el aluminio y el cobre, se formaron conexiones de alta resistencia y se convirtieron en un peligro de incendio.

Como respuesta, se desarrollaron aleaciones de aluminio para que tuvieran propiedades de fluencia y elongación más similares a las del cobre. Estas aleaciones de la serie AA-8000 son los únicos conductores de aluminio sólidos o trenzados que se permite usar según el artículo 310 del Código Eléctrico Nacional de 2014*. Las aleaciones de la serie AA-8000 cumplen con los requisitos de ASTM B800, Especificación estándar para alambre de aleación de aluminio de la serie 8000 para fines eléctricos: temples recocidos e intermedios.

  • estadounidense (EE.UU.).

Para completar, las densidades son:

metal        g/cm³
copper       8.96
aluminum     2.70
Bonito. Agregaría otro pensamiento cruzando mi mente, leyendo esto. Si el peso por metro es la mitad, es menos peso en los camiones (aunque quizás más voluminoso) y también ciertamente menos trabajo de manipulación por parte de los empleados que transportan y colocan el cable.
El cableado de aluminio ahora se usa en la aviación (Airbus A380 y muchos otros) principalmente para ahorrar peso.
@Sparky256: ¿Qué es "300 mcm"?
@Transistor: "mcm" es la abreviatura de "miles de mils circulares ", una unidad de área transversal
Una forma elegante de decir que el cable tiene 300 milicentímetros (3 cm) de diámetro. Se vende con esas marcas en el cable una vez que el tamaño supera la escala AWG.
"Entonces, si necesitamos 1 MT (¿tonelada métrica?) de cobre, costará $ 6.5k y necesitamos media tonelada de aluminio para la misma conductividad que costará $ 1.1k. Eso es un ahorro de> 80%". ¿No debería ser más el peso de aluminio para la misma conductividad? sigue siendo un ahorro
@JonRB: No, porque la densidad del aluminio es mucho menor.
@Sparky256: ¿Te lo estás inventando? (Cientos de milicentímetros serían mm, no cm.)
oh tu @DaveTweed
Gracias chicos. " Un circular mil es una unidad de área, igual al área de un círculo con un diámetro de un mil (una milésima de pulgada). Corresponde a 5.067×10−4 mm². " Fuente: Circular mil . ¡Que desastre!
@Dave Tweed. No, pero su respuesta puede ser la descripción más precisa.
Me imagino que el cableado subterráneo también permanece a una temperatura bastante constante, lo que reduce los riesgos asociados con la contracción del cable de aluminio y las conexiones de alta resistencia.
@Sparky, DaveTweed: "miles de milésimas de pulgada circulares", "milicentímetros": Con el debido respeto: ¿WTF?
@VolkerSiegel. Con el debido respeto, Transistor tenía la descripción más precisa de un tamaño difícil de medir. Cómo se originó no lo sé. Debe haber sido un ingeniero.
El peso es un factor enorme. Afecta el envío, la disponibilidad, otra "infraestructura" (como el tamaño de los camiones de mantenimiento y el combustible utilizado). Esperaría que el peso tuviera en cuenta más que el costo de la materia prima.
Suena bien. Este documento técnico de Siemens dice que el aluminio tiene "costos de materiales significativamente más bajos (hasta 6 veces más bajos que el cobre por amperio)". Una cosa que no se dice es que para los cables, para obtener el mismo amperaje que para el cobre, se necesita un cable más grueso, lo que significa un poco más de aislamiento (debido al mayor diámetro). No he encontrado (todavía) un análisis publicado que tenga esto en cuenta.
Recientemente nuestro vecindario fue reconectado. La empresa de servicios públicos contrató a un contratista para hacer el trabajo. Adivina qué tipo de cable instalaron. Adivina qué tipo de cable quitaron. Me pregunto qué pasó con el cable viejo y quién se benefició de ese tesoro... Me pregunto cuál podría ser su relación comercial o familiar con los gerentes de la empresa de servicios públicos que adjudicó el contrato. Esto ilumina el tipo de conflictos sobre los que predica la NSPE.
@Transistor Aprendí sobre cmils el año pasado cuando diseñé un transformador con un fabricante de los EE. UU. Me dieron ganas de imprimir camisetas con las palabras "Go Metric!"

El aluminio tiene una conductividad más baja que el cobre, pero también tiene una densidad y un costo por tonelada mucho más bajos. Entonces (para una resistencia dada) mientras que un cable de cobre será más pequeño, el cable de aluminio será más liviano y económico.

La principal desventaja de los cables de aluminio es que necesitan prácticas de terminación especiales para hacer terminaciones confiables y los detalles exactos dependen de la aleación de aluminio en particular. La confiabilidad de las terminaciones es una preocupación en el cableado eléctrico porque las malas terminaciones pueden calentarse mucho y representar un riesgo de incendio.

Los operadores de las redes de distribución de electricidad pueden controlar estrictamente los materiales y las prácticas utilizadas para terminar su cableado, la proporción de terminaciones a la cantidad de cableado es relativamente pequeña y para los cables largos y grandes que utilizan, los ahorros de costos del aluminio son demasiado grandes para dejarlos pasar.

OTOH en el entorno del edificio, las cosas suelen estar mucho menos controladas. Hay muchas más terminaciones, es probable que se utilice una amplia variedad de accesorios diferentes, los accesorios suelen tener diseños en los que las terminaciones deben hacerse antes de que los cables se empujen a sus ubicaciones finales, es probable que muchas personas/empresas diferentes trabajen en la instalación incluso algunos que no están realmente calificados para hacerlo. En este entorno, los problemas de confiabilidad de la terminación son mucho más difíciles de mitigar.

Esta es la razón por la cual el aluminio domina el cableado de distribución, pero el cobre domina el cableado de edificios.

Algunos organismos de normalización prohíben los conductores de aluminio pequeños porque se consideran una responsabilidad demasiado grande. AIUI, el NEC de EE. UU., establece un tamaño mínimo de 8 AWG (~8 mm²) para aluminio (en trabajos nuevos) y BS7671 establece un tamaño mínimo de 16 mm².

Hay mucha buena información en esta respuesta. En cuanto a las terminaciones, la capa superficial de óxido de aluminio aislante presenta algunos problemas; se necesitan prácticas de trabajo y materiales especiales para compensar. Las uniones entre el cableado de cobre y aluminio también son problemáticas: se necesitan conectores bimetálicos para mitigar la corrosión. Como dice Peter, es fácil para una empresa de servicios públicos hacer cumplir las prácticas de trabajo y los materiales correctos, más difícil para los usuarios domésticos y comerciales.
Su último párrafo es realmente incorrecto con respecto al NEC: la limitación de tamaño mínimo de 8 AWG es simplemente práctica establecida por la fabricación actual de Al THHN. El único límite para el cable de aluminio establecido por NEC es el requisito 310.106(B) de que el cable de aluminio para uso en edificios esté hecho de una aleación de la serie AA-8000; si alguien estaba haciendo THHN sólido 10/12AWG en AA-8000, Sería perfectamente legal cablear tu casa con eso.
Lo que lleva a la pregunta "¿por qué nadie lo está haciendo?"...

El aluminio se usa a menudo para alimentaciones eléctricas subterráneas, ya que se dobla mucho más fácilmente alrededor de giros de 45 grados en las tuberías de PVC. Solo se permiten giros de 45 grados, ya que el esfuerzo de hacer un giro de 90 grados rompería el cable de pesca o rompería la tubería de PVC. Todavía se necesita una 'línea de pescado' de acero y 'jabón' y un extractor motorizado para ayudar, ya que tiran de 4 cables a través de una tubería de 4" a 6" de diámetro con cables de 300 mcm a 500 mcm de tamaño, para trifásico de alimentación, 5 hilos si tienen doble neutro.

Debo aclarar dos cosas. A) El OP muestra un cable hecho a medida que se usa fuera de los EE. UU., aunque el OP no especificó su ubicación. En los EE. UU., el buen libro NEC y una industria existente desde hace mucho tiempo todavía usan cables individuales en una tubería gruesa de PVC. La resistencia a ser dañado por las raíces de los árboles es una de las razones. B) La línea de pesca de acero se usa para comenzar tirando de una cuerda gruesa a través de la tubería que puede tolerar 2,000 libras de tracción.

Los cables se jalan desde el panel de la entrada de servicio (los interiores aún no están instalados) hacia la base del transformador de concreto. El transformador se deja caer en su lugar y la rejilla del disyuntor del panel de la entrada de servicio se instala después de que se completa el tendido del cable, con varios pies de cable saliendo de cada extremo. Esta es una tarea de todo el día con varias personas en ambos lados trabajando al unísono. Es un trabajo duro, sucio y agotador. He estado allí, hecho eso.

Puede que se necesiten varias tuberías para suministrar energía a un gran complejo de oficinas o una planta de fabricación. Los cables se atan en paralelo y coinciden en fase en ambos extremos de las tuberías. Para casas residenciales, el cable rara vez tiene un tamaño superior a 4 AWG con 3 cables (120/240 de fase dividida), por lo que usan cobre.

Este material no pasaba por tuberías de PVC. Tiene el mismo grosor (50 mm aproximadamente) que las tuberías de PVC que transportan cables de servicios públicos más pequeños como mi cable de banda ancha. Esto realmente corre crudo a través del suelo. Es mucho más grande de lo que parece en la foto. Solo puedo desviarlo de 6 a 8 cm con toda mi fuerza en una longitud de 1,5 m.
En los EE. UU., los cables son cables separados dentro de un tubo de PVC grueso. Como es la alimentación de energía a mi casa.
Varía. El THWN de un solo cable en conducto es aceptable, pero el cable enterrado directo también es un método de servicio perfectamente común para una residencia. En ese caso, la entrada/salida de la tierra debe protegerse, por ejemplo, con una tubería de PVC para protegerla de daños físicos, que se confunde fácilmente con "conducto en todo el camino".
Las empresas eléctricas deciden qué es lo mejor a nivel residencial. El nuestro tiene tubería de extremo a extremo solo porque las raíces de los árboles estaban cortando las líneas hace unos 25 años, por lo que tuvieron que entrar y colocar tuberías en toda nuestra subdivisión. Tienen la opción de entierro directo si no hay amenazas de corte.
Oh, tienes razón por cierto. Estoy en Manchester, Reino Unido.

De hecho, el aluminio es más barato que el cobre, y eso puede ser un factor significativo a la hora de elegir el material para el cableado en función del precio de mercado actual de ambos materiales. Además, el aluminio pesa significativamente menos que el cobre (~30 %), por lo que es más fácil (y, por lo tanto, más económico) de transportar, mover e instalar.

Un factor menor: el cable de aluminio menos conductor tendrá una sección transversal más grande que el cable de cobre equivalente y, por lo tanto, necesitará aproximadamente un 25 % más de aislamiento (mismo grosor, área más grande) con un aumento similar en el peso del aislamiento y el costo del material...
@DJohnM Gran punto, no lo había considerado. Solo pensé en el cable en sí, no en el aislamiento.
En la transmisión de alto voltaje, el mayor diámetro del conductor de aluminio eléctricamente equivalente conducirá a campos eléctricos más bajos en la superficie. Esto puede permitir un aislamiento más delgado.

No tengo fuente, pero escuché mencionar que el menor costo del aluminio no es para ahorrar dinero en el costo del cable, ya que el cable de aluminio cuesta casi lo mismo debido a los mayores costos de fabricación. El aluminio metálico se utiliza para impedir el robo , ya que los cables de cobre se reforman fácilmente y se revenden a los recicladores, pero el aluminio no.

Este razonamiento puede ser local, vivo en Israel, pero no sé si el ingeniero estaba discutiendo el cable israelí real o no. El tema de discusión fue el robo de equipos, no las ventajas y desventajas del cobre frente al aluminio.

Algunos enlaces que demuestran cuán grande es el problema del robo de metales .

Una posible consideración adicional es la contribución del "efecto piel". Debido al "efecto piel", poco importa que el aluminio no sea tan buen conductor como el cobre. Sin embargo, dado que el aluminio es más económico y liviano, es ideal para la construcción del centro del cable y el cobre para la "piel" del cable.

¿No puedo ver ninguna piel de cobre en los conductores de alumbre?
Haga los cálculos y calcule la profundidad de la piel para 60 Hz.
¿Por qué los conductores principales de este cable eléctrico subterráneo no están hechos de cobre?
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