UNIVERSIDAD AUTONOMA

GARBRIEL RENE MORENO

FACULTAD POLITECNICA
Carrera: Electricidad Industrial

Estudiante: Gareca
Arteaga Javier

Registro: 216020794

Materia: Tecn. De materiales Electricos

Docente: Ing. Percy Schmitter Saldaña

Fecha: 25/02/2021

SANTA CRUZ – BOLIVIA

INDICE
7.1 Concepto general………………………………………………. 1

7.1.1 Por su función…………………………………………………….... 1

7.1.2 Por su tensión de servicio…………………………………………1
7.1.3 Por la naturaleza de sus componentes……………................... 2
7.1.4 Por sus aplicaciones específicas…………………………………... 3

7.2 Propiedades de los Conductores Eléctricos………………. 6

7.2.1 Propiedades Eléctricas de los conductores eléctricos…………. 6

7.2.1.1 Resistividad eléctrica………………………………………….6
7.2.1.2 Variación de la resistencia con la temperatura temperatura…7
7.2.1.3 Par termoeléctrico entre 2 materiales conductores…………8
7.2.1.4 Resistencia de contacto entre 2 materiales conductores…..9
7.2.1.5 Fusión de materiales conductores por efecto joule………..9
7.2.2 Propiedades Mecánicas……………………………………………10
7.2.3 Propiedades Térmicas………………………………………………11
 Cables Y Conductores Eléctricos

7.1 Concepto general

Es un material que permite fácilmente el paso de la corriente eléctrica por él, o lo que es lo mismo,
el paso de los electrones. Se utilizan para transportar de un sitio a otro la corriente eléctrica
(transmisión de energía eléctrica).

Normalmente a los conductores con su funda aislante la gente les suele llamar Cables o Cables
Eléctricos.

Realmente el conductor es la parte interior del cable.

7.1.1 Por su función

Los cables y conductores se dividen por
su función que son:

 Cable unipolar
 Cable multipolar
 Cable flexible
 Cable coaxial
 Cable trenzado
 Cable dúplex
 Cable multiconductor
 Cable blindado
 Cable de construcción no
metálico

7.1.2 Por su tensión de servicio

La tensión de un cable eléctrico se mide en voltios y, dependiendo de estos, se categorizan en un

grupo u otro:

Baja Tensión hasta 750 V: en diversidad de aplicaciones, y con recubrimientos termoplásticos y

termoestables. Están diseñados y construidos según normas armonizadas.

Baja Tensión hasta 1.000 V: (también denominados (0,6/1 kV). Los cables de este apartado son
utilizados para instalaciones industriales de potencia en diversos ámbitos (industria general,
instalaciones públicas, infraestructuras, etc.). Están diseñados según normas internacionales
(UNE, IEC, BS, UL).

Media Tensión: de 1 kV hasta 36 kV. Se utiliza para distribuir la electricidad desde las
subestaciones eléctricas hasta las centrales transformadoras.

Alta Tensión: desde 36 kV. Se utiliza para transportar la electricidad desde las centrales
generadoras hasta las subestaciones eléctricas.

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7.1.3 Por la naturaleza de sus componentes
Un cable eléctrico está compuesto por un conductor, que canaliza el flujo eléctrico, y un aislamiento
que contiene este flujo eléctrico en el conductor. Además, pueden incorporar otros elementos
auxiliares que garanticen su longevidad.

LOS COMPONENTES DE UN CABLE ELÉCTRICO SON:

1. EL CONDUCTOR DEL CABLE

Es por donde se transmite realmente la corriente eléctrica, siendo el cobre el material más utilizado
generalmente.

En algunos casos también se usan conductores de aluminio, pese a que este metal sea un 60%
peor conductor que el cobre (a igual sección tiene más pérdidas por efecto Joule). En la práctica, el
aluminio se utiliza casi exclusivamente para cables de
transmisión de potencia en redes de distribución eléctrica
(compañías eléctricas).

Existen dos criterios de dimensionado de conductores de

cobre: el criterio norteamericano y el europeo. En el
dimensionado norteamericano (AWG), los conductores se
definen especificando un número de hilos y un diámetro
de cada hilo. En el dimensionado europeo (mm2), los
conductores se definen especificando la resistencia
máxima del conductor (Ω/km).

Los conductores rígidos o flexibles se definen

especificando el número mínimo de alambres o el
diámetro máximo de los hilos que lo forman. Además, las
secciones reales geométricas son algo menores a las
indicadas como nominales.

2. EL AISLAMIENTO DEL CABLE

El aislamiento es la capa de polímero, plástico o elastómero que rodea al conductor y que lo aísla
de contactos externos.

Existen aislamientos termoplásticos y termoestables. Los primeros son aquellos en los que el
material que se aplica no sufre transformaciones químicas. El PVC, el más habitual de los
aislamientos termoplásticos, tiene una temperatura máxima de servicio de 70 °C.

Los aislamientos termoestables se transforman químicamente en el momento de la extrusión,

resultando un compuesto más estable ante el aumento de la temperatura. Por eso permiten
temperaturas de servicio superiores.

Los materiales termoestables de aislamiento más

habituales (XLPE y EPR) tienen temperaturas máximas
de servicio de 90 °C.

Cuanta mayor temperatura máxima de servicio tenga un

aislamiento, mayor será la cantidad de corriente que
podrá transportar el conductor. Y cuanto más corriente,

2
mayor potencia tendrá. Ahí radica la principal ventaja de los aislamientos termoestables frente a los
termoplásticos.

3. LAS PROTECCIONES METÁLICAS DEL CABLE

En algunos casos los cables pueden tener

protecciones metálicas. Las protecciones
metálicas eléctricas (PANTALLAS) se aplican
para aislar las señales que pasan por el
interior del cable de posibles interferencias
externas. Las protecciones mecánicas
(ARMADURAS) protegen el cable de posibles
agresiones externas: animales, golpes, etc.

4. LA CUBIERTA EXTERIOR DEL CABLE

En casi todos los casos los cables llevan una cubierta de

recubrimiento exterior. Su función es eminentemente de
protección. Por lo general son de material polimérico y
deben escogerse en consonancia con la naturaleza del
material de aislamiento.

7.1.4 Por sus aplicaciones Especificas

En las instalaciones eléctricas existen diversas formas en la que se puede distribuir la energía
eléctrica, así las condiciones en la que se debe someter los cables eléctricos. Por esta situación se
han diseñado diversos tipos de cables que dependen donde vayan a ser instalados. Estas
condiciones pueden ser en una zona subterránea, aérea, equipos industriales o domésticos. En
este post verás los tipos de cables más utilizados a nivel residencial.

CABLE DE DISTRIBUCION AEREA

Cable generalmente compuesto por tres o cuatros cables,

con aislamiento individual termoplástico de polietileno o de
PVC. Estos están dispuestos helicoidalmente alrededor de
un conductor neutro mensajero sin ningún aislante

Aplicaciones:

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  Estos cables se usan en sistemas de distribución aérea de energía eléctrica en baja tensión.
 Como acometida aérea de servicios secundarios.
 Alumbrado general.

CABLE CONCENTRICO

Alambre o cable de cobre suave, con aislamiento

termoplástico de policloruro de vinilo (PVC), rodeado
concéntricamente por un neutro a base de alambres
de cobre desnudo suave, dispuestos en forma
helicoidal y cubierta termoplástica de polietileno o
PVC. Se utiliza en las acometidas eléctricas
monofásicas a dos o tres hilos.

CABLE MULTICONDUCTOR

Cable de tres o cuatro conductores de cobre suave, con aislamiento individual termoplástico de
policloruro de vinilo (PVC), e identificados por el color del aislamiento, rellenos para dar sección
circular, cinta reunidora y cubierta exterior termoplástico de policloruro de vinilo (PVC).

Aplicaciones:

Equipos industriales de alimentación trifásica.

Como motores de correa transportadora y
pequeñas bombas.

 Equipos comerciales.
 Como hornos, extractores, neveras
industriales, lavadoras industriales.

CORDON DUPLEX O STP

Cordón flexible de dos conductores paralelos (cordones de cobre suave), se fabrican en calibres
desde 22 AWG hasta 10 AWG. Poseen aislamiento individual de policloruro de vinilo (PVC) y
unidos por una pista del mismo material.

Aplicaciones:

Están diseñados para suministrar energía eléctrica en baja

tensión a aparatos electrodomésticos como ventiladores,
lámparas, estéreos, televisores, radios, batidoras y para
elaborar extensiones.

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CABLE SJT

Cable de dos, tres o cuatro conductores de cobre suave en construcción flexible, con aislamiento
individual de PVC, e identificados por colores (negro, azul, gris, blanco, verde). Y, por último, con
una cubierta exterior de PVC. La superficie exterior puede presentarse en forma estriada o lisa.

Aplicaciones:

Encuentran su principal aplicación en el suministro de energía

eléctrica de baja tensión en computadoras, aspiradoras,
mezcladoras, pulidoras, taladros, caladoras y otros productos
portátiles y electrodomésticos.

CABLES UF

Pueden ser sólidos o cableados y están construidos con cobre de temple suave, están además
aislados con una capa uniforme de material termoplástico, PVC resistente a la humedad,
posteriormente los conductores son dispuestos paralelamente y sobre ellos se aplica una chaqueta
también de PVC generalmente de color gris.

Aplicaciones:

Son utilizados para circuitos de fuerza y alumbrado en

edificaciones industriales, comerciales y residenciales,
son útiles además para ser enterrados directamente, en
instalaciones cubiertas y expuestas, se usan en viviendas
del lado interior o exterior de las paredes.

7.2 Propiedades de los Conductores Eléctricos

Cada tipo de conductor tiene propiedades específicas que lo diferencian de otros, pero en general
en la selección de un conductor deben considerarse los agentes que los afectan durante su
operación y que se pueden agrupar como:
 Propiedades Eléctricas.
 Propiedades Mecánicas.
 Propiedades Térmicas.
 Propiedades Física Químicos.

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7.2.1 Propiedades Eléctricas de los conductores eléctricos
Los conductores presentan resistencia al paso de la corriente, lo que provoca caída de tensión y
pérdida de energía en forma de calor a lo largo de la línea.

Por otra parte, los conductores presentan reactancia inductiva, lo que también contribuye a la caída
de tensión a lo largo de la línea.

7.2.1.1 Resistividad eléctrica

Resistencia óhmica

La resistencia eléctrica es una característica del conductor. Depende de la longitud de éste, de la

sección y del material del que está construido.

Si operamos con la conductividad en lugar de la resistividad:

l
R=
σ∗s

Ya que:

Los conductores normalmente empleados en líneas eléctricas son de cobre o aluminio, cuyas
resistividades, a 20 ºC, con corriente continua, son:

mm2
ρCobre=0.018 Ω
m

mm2
ρaluminio =0.028 Ω
m

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7.2.1.2 Variación de la resistencia con la temperatura temperatura
La resistencia en corriente continua de un conductor varía con la temperatura a que se encuentra,
pudiéndose calcular su valor con la expresión:

Donde a está compuesto por dos términos: uno es el coeficiente de variación de la resistividad con
la temperatura (β) y el otro es el coeficiente de variación de la longitud con la temperatura (γ) ya
que al variar la temperatura varían las dimensiones del material conductor, por lo tanto:

a=β+γ

Dado que b es del orden de 10-4 y g del orden de 10-6 se hace generalmente a igual a b.

En la mayoría de los metales la relación RT=R0× [1+ a ×(T-T0)] es una buena aproximación
lineal de la verdadera relación entre R y T, la cual no es lineal. En la Manganina esa relación no es
acertada ya que esta se usa para obtener resistencias de alta precisión.
Para la mayoría de los metales a es positivo:

a Cu = 39,3×10-4 %⁄°C

a Al = 41×10-4 %⁄°C

Para la Manganina no hay un valor típico ya que este varía con la dosificación de la
composición, pero se acepta como cota superior.

7.2.1.3 Par termoeléctrico entre 2 materiales conductores

Cuando dos
metales
distintos a
temperaturas
diferentes se
ponen en contacto
formando una
unión bimetálica, entre
ambos lados de la
unión se genera una
fuerza electromotriz.

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Este fenómeno se denomina efecto Seebeck y es la base del funcionamiento de los termopares, un
tipo de termómetro usado en el control del flujo de gas en dispositivos domésticos como cocinas,
calefactores y calentadores de agua corriente.

Los termopares actualmente tienen grandes e importantes aplicaciones industriales ya que casi
todos los procesos en la industria requieren un estricto control de la temperatura y el uso de
termopares ayuda a la automatización del control de la temperatura ya que se pueden implementar
programas que ejecuten acciones específicas dependiendo de la temperatura que se tenga en un
momento dado del proceso industrial.

 Industria de la construcción: en el proceso de fabricación del cemento y procesamiento de

asfalto.

 Industria metalúrgica: en la salida de los altos hornos.

 Industria del plástico y del caucho: en las líneas de extrusión y temperatura de moldes e
inyección.

 Industria alimentaria: para controlar la temperatura

(mantener la cadena de frío) y en los procesos de
fermentación.

 En criogenia (o criotécnica): donde es necesario

controlar temperaturas inferiores a 200º.

 En medicina: para medir temperaturas de la sangre

en el interior del cuerpo humano usando mini
elementos térmicos.

 En automoción: Pruebas de motores, de frenos y de

neumáticos.

7.2.1.4 Resistencia de contacto entre 2 materiales conductores

La resistencia de contacto es la resistencia al flujo de corriente en las conexiones eléctricas, debido
a las condiciones superficiales en la unión o superficie de contacto, lo que puede conducir a una

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pobre o mala conexión si es demasiado alta, provocando diversos problemas en el circuito. Por lo
tanto, la prueba de resistencia de contacto mide la resistencia de las conexiones eléctricas en
interruptores, relés, juntas, conectores, etc, en busca de contactos pobres o corroídos, como
método preventivo, o de diagnóstico y resolución de problemas.

La prueba de resistencia de contacto en conexiones eléctricas de alta corriente (barras,

interruptores, etc.) es muy importante ya que una alta resistencia de contacto produce mayores
pérdidas, menor corriente y peligrosos puntos calientes en la subestación, por lo que las pruebas

de resistencia de contacto se utilizan para la detección y prevención de problemas futuros,

comprobando la condición del circuito o equipo.

7.2.1.5 Fusión de materiales conductores por efecto joule

Efecto Joule Si por un conductor circula corriente eléctrica, parte de la energía cinética de los
electrones se transforma en calor debido al choque que sufren los electrones con las moléculas del
conductor por el que circulan elevando la temperatura del mismo.

Los sólidos tienen generalmente una estructura cristalina, ocupando los átomos o moléculas los
vértices de las celdas unitarias, y a veces también el centro
de la celda o de sus caras.

El cristal al ser sometido a una diferencia de potencial, los

electrones son impulsados por el campo eléctrico a través
del sólido debiendo en su recorrido atravesar la intrincada
red de átomos que lo forma. En su camino, los electrones
chocan con estos átomos perdiendo parte de su energía
cinética (velocidad) que es cedida en forma de calor.

Este efecto fue definido de la siguiente manera: "La cantidad

de energía calorífica producida por una corriente eléctrica,
depende directamente del cuadrado de la intensidad de la
corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de
la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente".
Matemáticamente:

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Q = I2•R•t, siendo

Q = energía calorífica producida por la corriente expresada en Joule

I = intensidad de la corriente que circula

R = resistencia eléctrica del conductor

t = tiempo

En este efecto se basa el funcionamiento de diferentes electrodomésticos como los hornos, las
tostadoras, las calefacciones eléctricas, y algunos aparatos empleados industrialmente como
soldadoras, etc. en los que el efecto útil buscado es precisamente el calor que desprende el
conductor por el paso de la corriente.

En muchas aplicaciones este efecto es indeseado y es la razón por la que los aparatos eléctricos y
electrónicos (como el ordenador desde el que está leyendo esto) necesitan un ventilador que disipe
el calor generado y evite el calentamiento excesivo de los diferentes dispositivos.

Realizando un nuevo análisis del efecto de Joule, es conocido que cuando la corriente eléctrica
circula por un conductor, encuentra una dificultad que depende de cada material y que es lo que
llamamos resistencia eléctrica, esto produce unas pérdidas de tensión y potencia, que a su vez den
lugar a un calentamiento del conductor, la cual provoca una pérdida de energía eléctrica, la que se
transforma en calor, estas pérdidas se valoran mediante la siguiente expresión:

Ep=Pp*t

Donde:

Pp= potencia perdida

t = tiempo en segundos.

7.2.2 Propiedades Mecánicas

Las propiedades mecánicas nos describen el comportamiento de los conductores cuando son
sometidos a las acciones de fuerzas exteriores. Se refieren a la capacidad de los mismos de
resistir acciones de cargas o fuerzas. Podemos decir que las propiedades mecánicas se clasifican
en: Por acción:

• Estáticas: las cargas o fuerzas actúan constantemente o creciendo poco a poco.

• Dinámicas: las cargas o fuerzas actúan momentáneamente, tienen carácter de choque.
• Cíclicas o de signo variable: las cargas varían por valor, por sentido o por ambos
simultáneamente.

PROPIEDADES MECÁNICAS

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• Resistencia mecánica: Es la resistencia que presenta el conductor ante fuerzas externas. Se
refiere a la propiedad que presentan los materiales para soportar las diversas fuerzas. Es la
oposición al cambio de forma y a la separación, es decir a la destrucción por acción de fuerzas o
cargas.

Al seleccionar un conductor, además de considerar sus propiedades eléctricas, muchas veces es

necesario tener en cuenta la resistencia mecánica.

Por efecto de una fuerza convenientemente aplicada, un material se alarga. Si se designa con l1 la
longitud inicial, y con l2 la longitud final, la diferencia:

Donde ∆l se llama alargamiento absoluto y E es al alargamiento relativo.

La fuerza que provoca la ruptura se llama carga de ruptura, y la relación entre esta carga y la
sección transversal se llama resistencia límite a la ruptura.

• Elasticidad: Propiedad de los materiales de recuperar su forma original cuando deja de

actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba.
• Maleabilidad: Facilidad de un material para extenderse en láminas o planchas.
• Ductibilidad: Propiedad de un material para extenderse y formar cables o hilos.
• Estiramiento a la rotura: Propiedad de un conductor para estirarse sin romperse. En el caso
del cobre varía del 15 al 20%.

7.2.3 Propiedades Térmicas

Las propiedades térmicas de los conductores eléctricos son:

 Temperatura de fusión
 Coeficiente de Dilatación
 Conductividad Térmica

Temperatura de fusión

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Tiene importancia de acuerdo a cuál sea la temperatura de trabajo del conductor, porque cerca de
la temperatura de fusión se pierden tanto las cualidades mecánicas como eléctricas.

Coeficiente de dilatación lineal

Tiene importancia en los casos en que sea necesario acoplar distintos materiales. En válvulas de
vacío es especialmente importante porque se deben acoplar materiales conductores con la ampolla
de vidrio estando sometidos a calentamiento durante el funcionamiento.

Conductividad Térmica

La conductividad térmica es el Calor que circula, en la unidad de tiempo entre dos caras opuestas
de un volumen unitario por unidad de diferencia de temperatura entre las caras:

σT = ( W⁄cm2 )×(°C⁄cm) = (W⁄cm)×°C

Siendo el calor de conducción:

Q = -σT× dT⁄dx
Donde dT/dx es el gradiente de temperatura entre dos puntos del conductor.
El signo menos indica que el calor fluye desde el punto de mayor temperatura al punto de menor
temperatura.
La conductividad térmica va acompañando a la conductividad eléctrica debido a que la transmisión
de calor se debe principalmente a los electrones libres (no siempre, hay resinas buenas
transmisoras de calor y buenas aislantes).
En los conductores en los cuales no se desea su calentamiento se requiere altas conductividades
térmicas, pero en los usados para producir calor se requiere que presenten una elevada resistencia
a la conducción del calor.

Otra propiedad térmica es el calor específico que es la energía calórica acumulada en la unidad de
volumen por unidad de elevación de temperatura y se expresa en (Joule/cm3·ºC).
Es importante este concepto en aquellos casos en que la totalidad del calor que se genera en el
conductor es de naturaleza impulsiva y la masa térmica del conductor debe ser grande.

TABLA PROPIEDADES TÉRMICAS APROXIMADAS EN

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 ALGUNOS MATERIALES
Capacidad
calorífica
Resistividad Conductibilidad específica
Material
(ºC·cm/W) (W/ºC·cm) (J/cm3·ºC)
Cobre 0,28 3,6 5,3
Aluminio 0,76 1,3 2,3
Hierro Batido 1,3 0,79 3,7
Chapa de Acero al
carbón 2,3 0,43 3,7
Hierro colado 2,5 0,39 3,7
Acero al silicio
(longitudinal) 5,8 0,17 3,7
Chapas de acero al silicio
(transversal) 38-130 0,03-0,008 3,7
Mica (transversal) 360 0,003 2,0
Batista Barnizada 500 0,002 1,4
Goma 640 0,002 1,4
Cartón prensado aceitado 640 0,002 1,4
Ladrillo 1000 0,001 1,4
Cartón prensado, seco 1.000-1.300 0,0008-0,0001 1,4
Tejido sin tratar o fieltro 150 0,00063 1,4

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