{"id":14164,"date":"2023-12-14T09:44:38","date_gmt":"2023-12-14T09:44:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.wellste.com\/?p=14164"},"modified":"2024-01-16T18:58:06","modified_gmt":"2024-01-16T18:58:06","slug":"electrical-conductivity-of-aluminum","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.wellste.com\/es\/electrical-conductivity-of-aluminum\/","title":{"rendered":"Comprender la conductividad el\u00e9ctrica del aluminio"},"content":{"rendered":"

El Instituto Internacional del Aluminio (IAI) predice que la demanda mundial de aluminio en la industria electr\u00f3nica aumentar\u00e1 <\/span>aumento de 8 millones de toneladas a 12 millones de toneladas<\/b> en los pr\u00f3ximos a\u00f1os. sin embargo, el<\/span> Se espera que la demanda de cobre alcance el mismo nivel (alrededor de 13 millones de toneladas).<\/b>. Lo que plantea la pregunta: \u00bfqu\u00e9 tan buen conductor es el aluminio?\u00a0<\/span><\/p>\n

Comprender la conductividad el\u00e9ctrica del aluminio es esencial para los dise\u00f1adores, desarrolladores de productos y empresas que desean beneficiarse de la naturaleza rentable del aluminio o de sus propiedades livianas.\u00a0<\/span><\/p>\n

En este blog, cubriremos los conductores de aluminio, las caracter\u00edsticas el\u00e9ctricas del aluminio y su posible uso como alternativa al cobre y otros metales conductores.\u00a0<\/i><\/b><\/p>\n

\"Conductividad<\/p>\n

Aluminio como metal<\/b><\/h2>\n

Antes de profundizar en la conductividad del aluminio y sus propiedades el\u00e9ctricas, aqu\u00ed hay algunos datos b\u00e1sicos sobre el aluminio.\u00a0<\/span><\/p>\n

Este conocimiento previo le ayudar\u00e1 a comprender la tabla de propiedades y facilitar\u00e1 la comparaci\u00f3n entre conductores de aluminio.\u00a0<\/span><\/p>\n

El aluminio es un elemento met\u00e1lico de la tabla peri\u00f3dica con n\u00famero at\u00f3mico 13. Es uno de los metales m\u00e1s abundantes que se encuentran en la tierra. Desafortunadamente, el aluminio no existe en su forma pura y debe producirse a escala industrial a partir de su mineral.<\/span>Bauxita.\u00a0<\/span><\/i><\/p>\n

\"Bauxita\"<\/p>\n

El conductor de aluminio se usa ampliamente en la industria electr\u00f3nica y es el cuarto metal m\u00e1s conductor despu\u00e9s de la plata, el cobre y el oro; en ese orden. Muchas aleaciones de aluminio tienen diferentes conductividades.\u00a0<\/span><\/p>\n

El aluminio es liviano, d\u00factil y resistente a la corrosi\u00f3n, lo que lo ayuda en aplicaciones el\u00e9ctricas porque puede convertirse en cables y fundirse r\u00e1pidamente para soldarlos.\u00a0<\/span><\/p>\n

Entonces, \u00bfcu\u00e1l es el significado del n\u00famero 13? <\/i><\/b>\u00a0Representa el n\u00famero de electrones en un \u00e1tomo de aluminio y su disposici\u00f3n en orbitales de electrones. <\/span>M\u00e1s adelante descubriremos que son estos electrones los que contribuyen a la conductividad del aluminio.<\/span><\/i><\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo medir la conductividad?<\/b><\/h2>\n

La conductividad indica qu\u00e9 tan bien un metal puede conducir la electricidad. Es una medida de la tendencia de un material a conducir corriente el\u00e9ctrica.\u00a0<\/span><\/p>\n

La conductividad se mide en Siemens (S) por metro (m)<\/b>. Para el aluminio, se hace pasar una corriente conocida a trav\u00e9s de la muestra de aluminio y la ca\u00edda de voltaje se mide mediante sondas.\u00a0<\/span><\/p>\n

Esto se puede utilizar para calcular la conductividad del metal de aluminio mediante una f\u00f3rmula.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"C\u00f3mo<\/p>\n

\u00bfPuede el aluminio conducir electricidad?<\/b><\/h2>\n

El aluminio es uno de los mejores conductores el\u00e9ctricos. Est\u00e1 justo detr\u00e1s del cobre puro en t\u00e9rminos de conductividad. El conductor de aluminio puro tiene una<\/span> conductividad el\u00e9ctrica<\/span><\/a> de 33,3x <\/span>10<\/span>7<\/span> S\/m.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"Conductividad<\/p>\n

Para comprender f\u00e1cilmente la conductividad, a menudo se la compara con la del cobre puro. El cobre puro es el mejor conductor el\u00e9ctrico detr\u00e1s de la plata. El cual, por razones econ\u00f3micas, no es viable su uso como conductor a escala industrial.\u00a0<\/span><\/p>\n

El Est\u00e1ndar Internacional de Cobre Recocido (IACS) proporciona una referencia comparativa para la conductividad. <\/span>El aluminio es 61% IACS, lo que significa que tiene una conductividad el\u00e9ctrica que mide 61% con respecto a la del cobre.\u00a0<\/b><\/p>\n

El aluminio se utiliza ampliamente en equipos el\u00e9ctricos debido a su rentabilidad y baja resistencia el\u00e9ctrica. El aluminio pesa aproximadamente 30% m\u00e1s liviano que el cobre, lo que lo hace ideal para cables el\u00e9ctricos a\u00e9reos.\u00a0<\/span><\/p>\n

El aluminio es un conductor de electricidad tan bueno que las l\u00edneas de transmisi\u00f3n est\u00e1n hechas en su mayor\u00eda de aluminio, y la corriente el\u00e9ctrica que llega a su casa llega a trav\u00e9s de conductores de aluminio.\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo conduce el aluminio la electricidad?<\/b><\/h2>\n

Si es dise\u00f1ador, comprender c\u00f3mo el aluminio conduce la electricidad puede ayudarlo a decidir entre aleaciones de aluminio y otros metales para su proyecto.\u00a0<\/span><\/p>\n

El aluminio puede conducir electricidad debido a su estructura y enlaces at\u00f3micos.\u00a0<\/span><\/p>\n

Esta secci\u00f3n cubre c\u00f3mo el aluminio puede conducir la electricidad.\u00a0<\/i><\/b><\/p>\n

Antecedentes sobre la actualidad<\/span><\/h3>\n

En el nivel m\u00e1s b\u00e1sico, uno pensar\u00eda que la corriente es una medida de electricidad. Eso no es del todo cierto. La corriente es la velocidad a la que la carga pasa por un punto dentro de un circuito.\u00a0<\/span><\/p>\n

Para comprender c\u00f3mo funcionan los conductores de aluminio, es necesario comprender la "carga", que es un ion o electr\u00f3n positivo o negativo.\u00a0<\/span><\/p>\n

Conducci\u00f3n del aluminio<\/span><\/h3>\n

Los \u00e1tomos de aluminio est\u00e1n formados por protones y neutrones, firmemente sujetos en el n\u00facleo y rodeados de electrones.\u00a0<\/span><\/p>\n

Cuando un \u00e1tomo de aluminio pierde un electr\u00f3n, se llama ion aluminio, un ion de aluminio cargado positivamente.<\/span><\/p>\n

\"\u00e1tomos<\/p>\n

El aluminio est\u00e1 formado por muchos de estos \u00e1tomos, que est\u00e1n muy juntos y tienen su electr\u00f3n exterior como electrones libres. No est\u00e1n sujetos firmemente por el n\u00facleo de los \u00e1tomos de aluminio y pueden moverse alrededor del aluminio.\u00a0<\/span><\/p>\n

Para ser espec\u00edficos, los \u00e1tomos de aluminio tienen 13 electrones y 13 protones. Por eso est\u00e1 marcado como 13 en la tabla peri\u00f3dica. La disposici\u00f3n de estos 13 electrones en orbitales da como resultado 3 electrones en su capa exterior, que experimentan una d\u00e9bil atracci\u00f3n por parte del n\u00facleo.\u00a0<\/span><\/p>\n

El aluminio y otros metales est\u00e1n rodeados por un mar de electrones que pueden moverse libremente. Siempre que hay una diferencia de potencial entre los extremos de una pieza de aluminio, estos electrones de conducci\u00f3n pueden moverse en la direcci\u00f3n de la polaridad (positiva o negativa).\u00a0<\/span><\/p>\n

Este movimiento de electrones libres hace que el aluminio conduzca electricidad, y una medida de la velocidad a la que estos electrones pasan por un punto es la corriente.\u00a0<\/b><\/p>\n

\u00bfC\u00f3mo se compara la conductividad del aluminio con la de otros metales?<\/span><\/h3>\n

La prueba de conductividad del aluminio tambi\u00e9n puede identificar los grados correctos de aluminio y determinar si se ha realizado un proceso de tratamiento t\u00e9rmico del aluminio. Una muestra de aluminio tratada t\u00e9rmicamente tiene una conductividad diferente a la del aluminio sin tratar.\u00a0<\/span><\/p>\n

Existen proporciones definidas del Est\u00e1ndar Internacional de Cobre Recocido para diferentes aleaciones y m\u00e9todos de tratamiento.<\/span><\/p>\n

Hay una variaci\u00f3n de conductividad de una aleaci\u00f3n de aluminio a otra y entre aluminio y metales. Esta tabla de <\/span>Puerta de la investigaci\u00f3n<\/span><\/a> Compara la conductividad del aluminio con metales conocidos.<\/span><\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Rango<\/span><\/td>\nMetal<\/span><\/td>\nConductividad el\u00e9ctrica (<\/span>S<\/span>metro<\/span>-1<\/span>)<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
1<\/span><\/td>\nPlata<\/span><\/td>\n66.7 <\/span> 1<\/span>0<\/span>6<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
2<\/span><\/td>\nCobre<\/span><\/td>\n64.1 <\/span> 1<\/span>0<\/span>6<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
3<\/span><\/td>\nOro<\/span><\/td>\n49.0 <\/span> 1<\/span>0<\/span>6<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
4<\/span><\/td>\nAluminio<\/span><\/td>\n40.8 <\/span> 1<\/span>0<\/span>6<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
5<\/span><\/td>\nRodio<\/span><\/td>\n23.3 <\/span> 1<\/span>0<\/span>6<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
6<\/span><\/td>\nZinc<\/span><\/td>\n18.2 <\/span> 1<\/span>0<\/span>6<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
6<\/span><\/td>\nN\u00edquel<\/span><\/td>\n16.4 <\/span> 1<\/span>0<\/span>6<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
7<\/span><\/td>\nCadmio<\/span><\/td>\n14.7 <\/span> 1<\/span>0<\/span>6<\/span><\/td>\n<\/tr>\n
8<\/span><\/td>\nHierro<\/span><\/td>\n11.2 <\/span> 1<\/span>0<\/span>6<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

 <\/p>\n

De la tabla se desprende r\u00e1pidamente que el hierro no es la mejor opci\u00f3n para aplicaciones el\u00e9ctricas. El hierro se utiliza principalmente en su forma de acero inoxidable y es uno de los peores conductores.\u00a0<\/span><\/p>\n

Pero, \u00bfpor qu\u00e9 el cobre ocupa un lugar tan alto en t\u00e9rminos de conducci\u00f3n de electricidad?<\/span><\/p>\n

\u00bfPor qu\u00e9 el cobre es m\u00e1s conductor que el aluminio?<\/b><\/h2>\n

Por muchas razones, el cobre sigue siendo la opci\u00f3n principal para los conductores el\u00e9ctricos. Es m\u00e1s d\u00factil, tiene un acabado marr\u00f3n dorado que puede ayudar a la est\u00e9tica y tiene mejor resistencia y dureza. S\u00ed, es un excelente conductor de electricidad y mejor que el aluminio.<\/span><\/p>\n

El cobre es un mejor conductor el\u00e9ctrico que el aluminio debido a su resistencia a la corriente el\u00e9ctrica.\u00a0<\/span><\/p>\n

La resistencia es una medida de oposici\u00f3n al flujo actual. Los materiales con alta resistencia, como el pl\u00e1stico o el caucho, se denominan aislantes. Todos los materiales tienen resistencia, pero en los metales es extremadamente peque\u00f1a.\u00a0<\/span><\/p>\n

La resistencia depende de las dimensiones y de una propiedad del material llamada resistividad. Si considera conductores de cobre con la misma longitud y \u00e1rea que sus hom\u00f3logos de aluminio, encontrar\u00e1 que los conductores de cobre tienen una alta conductividad. Esto es porque<\/span> El cobre tiene una resistividad menor que el aluminio.\u00a0<\/b><\/p>\n

\"conductividad<\/p>\n

En <\/span>t\u00e9rminos experimentales<\/b>,<\/span> El cobre es un buen conductor porque es menos probable que sus electrones libres experimenten un fen\u00f3meno llamado colisi\u00f3n de fonones.<\/b> Esto ocurre cuando los \u00e1tomos que vibran producen una forma mec\u00e1nica de energ\u00eda que interfiere con el movimiento de los electrones. Como resultado, los electrones libres del aluminio, a pesar de estar en mayor concentraci\u00f3n que el cobre, experimentan m\u00e1s colisiones de fonones y se dispersan, o en otras palabras, contribuyen a la resistencia a la corriente el\u00e9ctrica.\u00a0<\/span><\/p>\n

Grados de aluminio y conductividad el\u00e9ctrica<\/b><\/h2>\n

En su forma bruta, el aluminio tiene una baja resistencia a la corriente el\u00e9ctrica. Sin embargo, no es as\u00ed como se utiliza el aluminio. La mayor\u00eda de las aplicaciones del aluminio requieren un tratamiento espec\u00edfico, adici\u00f3n de impurezas o formaci\u00f3n de aleaciones.\u00a0<\/span><\/p>\n

Las aleaciones de aluminio se clasifican en grados. Los grados de aluminio comienzan en la serie 1000 y van hasta la serie 8000. Puede leer m\u00e1s sobre los grados de aluminio y sus mejores aplicaciones. <\/span>aqu\u00ed.<\/span><\/p>\n

\"varillas<\/p>\n

El aluminio de la serie 1000 es el m\u00e1s puro y conductor. La serie 2000 son aleaciones de cobre y la serie 6000 son aleaciones de magnesio-silicio y aluminio.\u00a0<\/span><\/p>\n

No existe una regla estricta para adivinar la conductividad de los grados de aluminio. En cambio, la mayor\u00eda de los datos son experimentales.\u00a0<\/span><\/p>\n

Los grados CE de aluminio conducen mejor la electricidad<\/b>. Se trata de un aluminio serie 1000 (1350 Al) con buena conductividad el\u00e9ctrica y t\u00e9rmica. CE se refiere al grado el\u00e9ctrico. Tiene <\/span>aproximadamente<\/span><\/a> 61 Conductividad IACS %.\u00a0<\/span><\/p>\n

Otros grados de aluminio como AA-8006 y AA-8011 tambi\u00e9n son buenos conductores con aplicaciones que incluyen alambre de aluminio y construcci\u00f3n.\u00a0<\/span><\/p>\n

Acabado y conductividad del aluminio.<\/b><\/h2>\n

El acabado de la superficie del aluminio puede cambiar sus propiedades el\u00e9ctricas. En pocas palabras, si utiliza aluminio para dispositivos electr\u00f3nicos y termina con alg\u00fan tipo de alteraci\u00f3n en la superficie, puede disminuir la conductividad del aluminio. Por lo tanto, frustrar su prop\u00f3sito original de tener un buen director.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"tipos<\/p>\n

El aluminio tiene una capa natural de \u00f3xido de aluminio que es extremadamente delgada. Muchas personas quieren que sus productos duren m\u00e1s y realizan un anodizado que puede aumentar su resistencia a la corrosi\u00f3n al hacer crecer la capa de \u00f3xido.\u00a0<\/span><\/p>\n

Sin embargo, la capa de \u00f3xido de aluminio no conduce la electricidad porque no tiene electrones libres. De esta manera, el aluminio queda rodeado de un conductor de electricidad extremadamente pobre.\u00a0<\/span><\/p>\n

El recubrimiento en polvo, el tratamiento t\u00e9rmico, la pintura y los recubrimientos pl\u00e1sticos afectan a los conductores de aluminio de manera diferente. Como se mencion\u00f3, su relaci\u00f3n de conductividad con respecto a IACS se utiliza a veces para identificar qu\u00e9 tratamiento t\u00e9rmico se ha realizado en el aluminio.\u00a0<\/span><\/p>\n

Por ejemplo, 6009-T4 es 44 % IACS, mientras que 6009-T6 es 47% IACS. T4 y T6 son diferentes tipos de procesos de tratamiento t\u00e9rmico para la misma aleaci\u00f3n de aluminio.<\/span><\/p>\n

Aplicaciones del aluminio en productos electr\u00f3nicos y el\u00e9ctricos.<\/b><\/h2>\n

Hay muchas razones para utilizar el aluminio como conductor el\u00e9ctrico. Sin embargo, sus propiedades lo hacen ideal para algunos prop\u00f3sitos particulares en la industria el\u00e9ctrica.\u00a0<\/span><\/p>\n

Cableado y cableado<\/span><\/h3>\n

El alambre de aluminio se usa a menudo en l\u00edneas a\u00e9reas de transmisi\u00f3n porque el aluminio tiene una densidad m\u00e1s baja que el cobre. Esto significa que es m\u00e1s liviano que el cobre.\u00a0<\/span><\/p>\n

El uso de alambre de aluminio en lugar de alambre de cobre da como resultado un peso tres veces m\u00e1s liviano, lo que ayuda a evitar que estos cables se doblen. As\u00ed, para una l\u00ednea de aluminio de 1 m que pese alrededor de 6 Kg, se necesitar\u00eda un conductor de cobre equivalente de 18 Kg.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"alambre<\/p>\n

El aluminio ofrece alrededor de 60% \u2013 64% IACS, lo que supone una excelente conductividad en comparaci\u00f3n con su peso y abundancia.\u00a0<\/span><\/p>\n

El aluminio tambi\u00e9n es m\u00e1s rentable de producir y m\u00e1s f\u00e1cil de manipular que el cobre.\u00a0<\/span><\/p>\n

Mientras que las casas y las obras de construcci\u00f3n utilizan cada vez m\u00e1s cables de cobre, las industrias y las importantes fuentes de generaci\u00f3n de energ\u00eda emplean cables de aluminio. Los cables de aluminio de la serie 8000 tienen una excelente conductividad y se utilizan en el cableado el\u00e9ctrico de edificios residenciales.\u00a0<\/span><\/p>\n

Componentes el\u00e9ctricos<\/span><\/h3>\n

La conductividad el\u00e9ctrica del aluminio tambi\u00e9n se utiliza para fabricar componentes el\u00e9ctricos, desde peque\u00f1os conectores hasta grandes dispositivos electr\u00f3nicos donde se pueden aprovechar sus propiedades livianas.\u00a0<\/span><\/p>\n

\"caja<\/p>\n

Un mercado de r\u00e1pido crecimiento para el aluminio es el de los autom\u00f3viles el\u00e9ctricos, donde las carcasas del motor y del motor el\u00e9ctrico utilizan aluminio para evitar que la pesada bater\u00eda agregue m\u00e1s peso.\u00a0<\/span><\/p>\n

Disipadores de calor<\/span><\/h3>\n

Su conductividad t\u00e9rmica lo hace ideal para disipadores de calor y se encuentra a menudo en computadoras y unidades de procesamiento. Tambi\u00e9n se utilizan en l\u00e1mparas y amplificadores.<\/span><\/p>\n

\"disipador<\/p>\n

Los disipadores de calor de aluminio esencialmente aumentan el \u00e1rea de disipaci\u00f3n de calor, lo que resulta en un enfriamiento r\u00e1pido y una transferencia de calor m\u00e1s r\u00e1pida fuera del dispositivo electr\u00f3nico.\u00a0<\/span><\/p>\n

Conclusi\u00f3n<\/span><\/h2>\n

El aluminio es uno de los mejores conductores con usos en constante expansi\u00f3n. Es liviano, de bajo costo y est\u00e1 disponible en todo el mundo, lo que lo hace ideal para muchos usos el\u00e9ctricos. <\/span><\/p>\n

El aluminio es uno de los dos conductores utilizados comercialmente adem\u00e1s del cobre. A pesar de ser un poco menos conductor que el cobre, su peso ligero lo hace extremadamente \u00fatil en muchas industrias, desde autom\u00f3viles hasta redes el\u00e9ctricas.\u00a0<\/span><\/p>\n

La conductividad del aluminio es tan alta que una simple l\u00e1mina de aluminio puede actuar como conductor el\u00e9ctrico. Sin embargo, la conductividad de la l\u00e1mina ser\u00e1 mucho menor que la de un alambre o la del aluminio puro. <\/span><\/p>\n

Esto se debe a que las caracter\u00edsticas de la superficie del aluminio afectan su conductividad. Pintar, recubrir o anodizar puede disminuir significativamente la conductividad. Por lo tanto, debe considerar la aplicaci\u00f3n final de su producto de aluminio antes de considerar cualquier tratamiento de superficie.\u00a0<\/span><\/p>\n

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The International Aluminum Institute (IAI) predicts the global demand for aluminum in the electronics industry will rise from 8 million tons to 12 million tons in the coming years. However, the demand for copper is expected to reach the same level (around 13 million tons). 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