En nuestra vida diaria, los alambres y cables que encontramos en realidad esconden una batalla por la selección de materiales. No todos los metales pueden cumplir la tarea de permitir que la corriente fluya sin problemas. Entonces ¿quién es el más adecuado? La respuesta inevitablemente involucra plata, cobre y aluminio.
La plata tiene la conductividad más fuerte. En teoría, usar plata para los cables puede hacer que los electrones corran como autos de carreras. Sin embargo, el problema es que la plata es demasiado cara. La mayoría de la gente no puede permitírselo. Sólo aquellos dispositivos con requisitos de señal extremadamente altos, como ciertos cables de audio de primera calidad e instrumentos importantes, están dispuestos a utilizar plata. Más a menudo, la gente elige el cobre. El cobre tiene una tasa de conductividad superada sólo por la plata y también es duradero y fácil de procesar. Centrales eléctricas, telecomunicaciones y circuitos domésticos: estas líneas principales están dominadas principalmente por el cobre.
La conductividad del aluminio es sólo alrededor del 60% de la del cobre. ¿Parece que falta un poco? Pero el aluminio es liviano, con una densidad de solo un-tercio la del cobre. También cuesta menos en términos de costo. Por ejemplo, en líneas eléctricas de gran-altura y transmisión de energía de voltaje ultra-alto, en lugar de usar cobre, se usa aluminio porque extender la distancia y reducir el peso son más importantes que la conductividad. Además, las aleaciones de aluminio también pueden reforzarse. En muchas regiones de Australia y América del Norte, muchas líneas eléctricas aéreas prefieren el aluminio.
Las propiedades del propio material determinan el resultado final del conductor. A nivel atómico, cuanto más activos son los electrones externos, más rápido puede el material permitir que la corriente fluya. Pero la verdad no es tan simple. A medida que aumenta la pureza, mejora el rendimiento. Ya sea cobre o aluminio, cuantas más impurezas haya, es como colocar un montón de obstáculos en la carretera. Cuando los electrones se encuentran a medio camino con átomos de oxígeno, fósforo y otras impurezas, quedarán "atascados" y la resistencia aumentará inmediatamente. El cobre de alta-pureza y sin oxígeno-puede limpiar estas impurezas a fondo, por lo que es muy popular en cables de audio y medición.
En lo que respecta al procesamiento, los diferentes procesos también hacen que los materiales funcionen de manera diferente. Por ejemplo, cuando se estira el cobre, la estructura cristalina se alarga y se producen diversos defectos y distorsiones. Estas zonas deformadas son enemigas de los electrones, con una alta probabilidad de dispersión y una alta resistencia. El tratamiento de recocido puede "arreglar" estos defectos, haciendo que los granos sean más gruesos y uniformes, y se mejora la conductividad. Aquí radica la diferencia entre el "cobre blando" y el "cobre duro" en el mercado. El cobre blando es el resultado del recocido y su conductividad es mejor.
En la transmisión de señales de corriente alterna, especialmente señales de alta-frecuencia, la corriente ya no se distribuye uniformemente sino que se concentra en la superficie del conductor. A esto se le llama efecto piel. Cuando la señal viaja por la superficie, el rendimiento de la conductividad de la capa superficial del material se vuelve más importante. Por lo tanto, muchos cables de radiofrecuencia eligen una estructura compuesta de cobre-aluminio revestido de cobre o cobre revestido de plata-. Esto puede garantizar una alta conductividad en la capa exterior y al mismo tiempo controlar el costo y el peso. Por ejemplo, en el cableado de centros de datos y en la transmisión de equipos de alta-frecuencia, este cable compuesto se utiliza cada vez más.
La elección de diferentes materiales conductores no sólo depende de quién conduce más rápido, sino también de las necesidades reales del lugar y del presupuesto. Los ingenieros a menudo tienen que lograr un equilibrio triangular entre eficiencia, confiabilidad y economía. Por ejemplo, en las líneas de señalización del metro urbano, el aluminio no se puede utilizar porque la resistencia a la tracción y la estabilidad de la señal son las más importantes. Pero en las líneas de transmisión eléctrica de larga-distancia en zonas rurales, el aluminio se convierte en la opción preferida. Por ejemplo, algunas líneas eléctricas del Shinkansen japonés también adoptan una estructura de aluminio revestida de cobre-, equilibrando resistencia y transmisión.
No sólo los cables, sino también la industria eléctrica tienen nuevas tendencias. En el campo de los vehículos eléctricos, la demanda de aligeramiento ha llevado a la popularización de los cables de aluminio, pero algunos-vehículos de nueva energía de alta gama todavía insisten en utilizar cobre de alta-pureza. Algunas personas dicen que el aluminio reemplazará al cobre, pero en realidad ambos tienen sus propios usos.
