Alumínio como material condutor: uma alternativa mais leve e econômica

Por conteúdo patrocinado | 24 de maio de 2019

A escolha de metais condutores para diferentes indústrias e aplicações pode ser um desafio. O cobre é frequentemente usado em cabos e fios devido à sua excelente condutividade e maleabilidade. Mas é relativamente pesado e caro comparado ao alumínio. Mudar para o alumínio, que é mais leve e significativamente mais barato que o cobre, é uma opção viável em muitos casos. Usar o alumínio com sucesso é uma questão de compreender as capacidades deste metal condutor e como lidar com os desafios que ele apresenta. O cobre, a US$ 4.323 por tonelada, é atualmente duas vezes mais caro que o alumínio, que custa US$ 2.043 por tonelada (em 02/02/15). A maior disponibilidade de alumínio bruto em relação ao cobre é responsável por esta diferença significativa de preço. Depois do oxigênio e do silício, o alumínio é o terceiro elemento mais comum na crosta superior da Terra, enquanto o cobre ocupa o 25º lugar em disponibilidade na lista de matérias-primas. A avaliação dos preços correntes é ainda reforçada pela volatilidade do mercado de matérias-primas. Se olharmos para os números dos últimos cinco anos (2010-2014), os preços do cobre flutuaram entre 3.674 dólares e 5.980 dólares por tonelada. Em 2004, o valor médio anual ainda era de US$ 1.895 por tonelada. Não existe tal faixa de flutuação no setor de alumínio, o que permite um melhor planejamento de materiais. Se o alumínio for usado como material condutor, sua menor condutividade requer um tamanho de fio aproximadamente um terço maior que o de um fio de cobre. No final, porém, o material isolante utilizado com o fio desempenha um papel crucial no desempenho e um fio de alumínio pode possuir a mesma capacidade de transporte de corrente que um fio de cobre H07RN-F. O tamanho maior do fio de alumínio só seria uma desvantagem em aplicações que exigem espaçamento apertado, como quando instalado em caixas de controle densamente compactadas. Os fatos relativos ao alumínio falam por si quando se trata da questão do peso. Como matéria-prima, o alumínio é aproximadamente 70% mais leve que o cobre. Isto pode ser útil nos esforços de vários campos de aplicação que buscam reduzir o peso de todos os componentes. Naturalmente, quando utilizados em cabos elétricos, o menor peso facilita a instalação. As linhas de alta tensão são feitas há muito tempo de alumínio; o peso mais leve reduz significativamente a força de tração colocada nos fios e nos mastros. Mas mesmo indústrias como a indústria automóvel e a indústria aeronáutica estão a mudar para fios de alumínio. É por isso que chicotes elétricos inteiros feitos de alumínio já estão instalados no Airbus A380. Os fios de alumínio podem ser até 60% mais leves do que os fios de cobre que transportam corrente comparáveis. Mesmo para aplicações que exigem conexões de cabos flexíveis, o cobre não precisa mais ser a primeira escolha. A série HELUWIND® WK POWERLINE ALU fornece um programa de cabeamento fino, incluindo tecnologia de conexão. As características do material do alumínio são consideravelmente diferentes das do cobre. Estas diferenças devem ser levadas em consideração ao processar um cabo e selecionar os componentes de conexão.

Oxidação no ar

Quando exposto ao oxigênio, um revestimento de óxido duro e resistente se forma em um curto período de tempo na superfície do alumínio. O revestimento protege o material subjacente de mais corrosão. Este efeito torna o alumínio um material altamente durável. No entanto, o revestimento protetor de óxido na superfície do material não é desejável quando se trata de engenharia elétrica. Degrada a condutividade do alumínio e dificulta o contato. Se um condutor oxidado for conectado sem qualquer pré-tratamento (para remover o revestimento), a resistência de contato entre o condutor de alumínio e o componente do conector aumentará. Isto pode resultar em aumentos de temperatura e, nas piores condições, incêndios nos cabos. Para evitar tais problemas, o revestimento de óxido deve ser quebrado ou removido fisicamente. Isso pode ser feito escovando as extremidades nuas dos condutores de alumínio antes de os contatos serem feitos e também durante o processo de crimpagem: Os componentes do conector para condutores de alumínio são equipados com graxa de contato especial de fábrica, geralmente um material granulado e abrasivo, como o corindo. Combinadas com a alta pressão, as partículas de corindo causam um efeito abrasivo que rompe o revestimento de óxido não condutor do alumínio, melhorando as propriedades de contato e as conexões elétricas. A graxa também evita a entrada de umidade e oxigênio e causa nova corrosão nos pontos de contato. Os terminais de cabos de melhor qualidade são geralmente equipados com tampões de plástico, que evitam que a graxa de contato seque ou vaze durante o armazenamento.