Alumínio como material condutor: uma alternativa mais leve e econômica

Jan 07, 2024

Por conteúdo patrocinado | 24 de maio de 2019

Escolher 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 em comparação com o 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 entender as capacidades desse metal condutor e como lidar com os desafios que ele apresenta. O cobre, a $ 4.323 por tonelada, é atualmente mais de duas vezes mais caro que o alumínio, que custa $ 2.043 por tonelada (em 02/02/15). A maior disponibilidade de alumínio bruto em relação ao cobre explica essa 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 atuais 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 oscilaram entre US$ 3.674 e US$ 5.980 por tonelada. Em 2004, o valor médio anual ainda era de US$ 1.895 por tonelada. Essa faixa de flutuação não existe 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 usado 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 do alumínio falam por si quando se trata da questão do peso. Como matéria-prima, o alumínio é aproximadamente 70% mais leve que o cobre. Isso pode ser útil nos esforços de vários campos de aplicação que procuram reduzir o peso de todos os componentes. Naturalmente, quando usado em cabos elétricos, o menor peso facilita a instalação. As linhas de alta tensão são feitas de alumínio há muito tempo; o peso mais leve reduz significativamente a força de tração colocada no fio e nos mastros. Mas mesmo indústrias como a automotiva e a aeronáutica estão migrando para fios de alumínio. É por isso que cablagens inteiras de alumínio já estão instaladas no Airbus A380. Os fios de alumínio podem ser até 60% mais leves do que os fios de cobre de transporte de corrente comparáveis. Mesmo para aplicações que requerem conexões de cabos flexíveis, o cobre não precisa mais ser a primeira escolha. A série HELUWIND® WK POWERLINE ALU fornece um programa de fiação de fios finos, incluindo tecnologia de conexão. As características materiais do alumínio são consideravelmente diferentes das do cobre. Essas diferenças devem ser levadas em consideração ao processar um cabo e selecionar 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 nenhum pré-tratamento (para remover o revestimento), a resistência de contato será aumentada entre o condutor de alumínio e o componente do conector. Isso 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 do condutor de alumínio antes dos 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 corindo. Combinadas com alta pressão, as partículas de corindo causam um efeito abrasivo que quebra o revestimento de óxido não condutor do alumínio, melhorando as propriedades de contato e as conexões elétricas. A graxa também evita que umidade e oxigênio entrem e provoquem nova corrosão nos pontos de contato. Os terminais de cabo de melhor qualidade geralmente são equipados com tampões de plástico, que evitam que a graxa de contato seque ou vaze durante o armazenamento.