El aluminio es uno de los metales más populares del mundo. Es famoso por su ligereza, su elevada relación resistencia-peso y su resistencia a la corrosión. Sin embargo, una de las características más importantes del aluminio que es discutible es que conduce la electricidad. Por lo tanto, ¿cómo responder a la pregunta de si el aluminio es conductor de la electricidad? Aquí es donde llegamos a la respuesta: sí, aluminio puede conducir la electricidad, pero no tan bien como el cobre, que ha sido el metal elegido a la hora de crear un sistema eléctrico. 

En este artículo se analizará la conductividad eléctrica del aluminio, su uso en la industria eléctrica y las ventajas y limitaciones de su utilización en la industria eléctrica.

¿Qué significa conductividad eléctrica?

Antes de decir si el aluminio es un conductor eléctrico o no, vamos a considerar qué es la conductividad eléctrica. La capacidad de un material para permitir la corriente eléctrica se denomina conductividad eléctrica. Ésta depende del número de electrones libres de ese material. Los metales, por lo general, tienen electrones muy libres que pueden fluir fácilmente dentro de su estructura atómica, por lo que son buenos conductores.

La unidad de medida de la conductividad eléctrica de un determinado material se nota en siemens divididos por metro (S/m). Cuanto mayor es la resistencia, menor es la viabilidad del paso de la electricidad. Los materiales altamente conductores, como el cobre y el aluminio, se utilizan en diversas aplicaciones eléctricas, como el suministro y la transmisión de energía, el cableado y los circuitos.

¿El aluminio conduce la electricidad?

Sí, el aluminio es muchas veces más conductor que el cobre. El aluminio se considera un buen conductor cuando se analiza la conductividad de los metales, aunque su conductividad eléctrica es sólo aproximadamente el 61% de la del cobre. Esto implica que el cobre proporcionará una mayor corriente para fluir a través de un tamaño dado de alambre.

A pesar de ello, el hecho de que el aluminio tenga una conductividad relativamente alta lo hace aplicable en la mayoría de las aplicaciones eléctricas, sobre todo cuando el peso y el coste son consideraciones críticas. La resistividad del aluminio no es tan alta como la de muchos otros materiales; es decir, el aluminio también puede conducir la electricidad, pero con una resistencia relativamente menor.

¿Cómo conduce la electricidad el aluminio?

La electricidad se conduce en un Aluminio debido al flujo de electrones libres a través de la estructura de los átomos. Estos electrones libres sólo están débilmente conectados a los átomos del metal y pueden moverse fácilmente cuando hay un campo eléctrico presente. A medida que el material permite que los electrones pasen a través de él, se creará una corriente eléctrica.

El aluminio también posee una cantidad bastante elevada de electrones libres, lo que significa que también es un conductor decente de electricidad, pero no tan eficiente como el cobre. Es aproximadamente 61 veces menos conductor eléctrico que el cobre, por lo que es ligeramente más resistente al flujo de electrones.

La conductividad del aluminio también disminuye con el aumento de la temperatura debido a la mayor vibración de los átomos en el metal, lo que aumenta la resistencia. Además, en la superficie del aluminio se forman capas de óxido que no son conductoras, lo que puede disminuir la conductividad en los puntos de unión. Esta capa de óxido que se forma debe controlarse porque perjudicaría la buena conductividad, sobre todo en los contactos eléctricos.

Grados de aluminio conductores de la electricidad 

El aluminio es un conductor eléctrico, y su nivel de conductividad también depende del grado, ya que los distintos grados contienen diferentes purezas y metales de aleación. La correlación entre el tipo de grado de aluminio y su conductividad es imprescindible a la hora de elegir el tipo de aluminio adecuado que se adapte a determinadas aplicaciones eléctricas.

1. Aluminio PURO ( 1100 Grd )

El aluminio de grado 1100 puede considerarse uno de los aluminios más puros, con un nivel de pureza del 99% o superior. Esta pureza es alta, lo que conduce a una buena conductividad eléctrica por lo tanto, sería bueno en áreas que requieren conductividad eléctrica y el mejor rendimiento, como el cableado y las conexiones a la electricidad.

• Conductividad eléctrica: Aproximadamente el 61% de la del cobre.
• Aplicaciones: Se utiliza en sistemas de cables de alimentación, conductores eléctricos y otros dispositivos en los que son esenciales una alta conductividad y una baja resistencia.

2. Aleación de aluminio 1350

La aleación de aluminio 1350 es otro aluminio de gran pureza, sólo que se combina con cantidades mínimas de cobre para mejorar su resistencia y otras propiedades. Este grado es conductor a un nivel inferior que el aluminio de grado 1100, pero también ofrece un buen rendimiento en funciones eléctricas.

• Conductividad eléctrica: Alrededor del 61% de la conductividad del cobre, que es como el aluminio de grado 1100.
• Aplicaciones: Se utiliza mucho en alambres, conductores y transformadores, sobre todo en sistemas eléctricos de alta tensión.

3. Aleación de aluminio 6063

El aluminio de grado 6063 es una aleación de resistencia media y se utiliza normalmente para fines estructurales, como extrusiones y marcos. Tiene más materiales de aleación, como magnesio y silicio, que aumentan la resistencia mecánica, por lo que es menos conductor eléctrico que el aluminio de grado 1100 y 1350.

• Conductividad eléctrica: La conductividad del cobre es entre un 50% y un 55% inferior, con efectos adicionales de aleación de los elementos.
• Aplicaciones: Se aplica principalmente en extrusiones arquitectónicas, marcos de ventanas y componentes aeroespaciales. Aunque no es tan conductor como los grados más puros, se utiliza en ámbitos en los que son más importantes la resistencia y la conformabilidad que la conductividad.

4. Aleación de aluminio 1050

La aleación de aluminio 1050 también es aluminio de gran pureza, salvo que tiene una ligera presencia de hierro; por lo tanto, su conductividad es menor que la del aluminio de grado 1100. No obstante, su conductividad eléctrica es buena para diversas aplicaciones.

• Conductividad eléctrica: El índice de conductividad eléctrica es el 99,76 % del del cobre, el equivalente al grado 1100.
• Aplicaciones: Cables eléctricos, alambres y conectores de baterías en los que la alta conductividad es el factor, pero en los que la citada resistencia mecánica no es un problema importante.

5. Aluminio Aloy 6061

Lo que hace popular a esta aleación de aluminio de grado 6061 son sus buenas propiedades mecánicas y su versatilidad. Para que sea resistente, se alea con magnesio y silicio, lo que provoca una pérdida moderada de conductividad.

-Conductividad eléctrica: aproximadamente el 45-50% de la conductividad del cobre.

Aplicación: Debería encontrarse comúnmente en piezas estructurales, piezas de automóviles y equipos utilizados en alta mar, donde la conductividad eléctrica no tenía mucha importancia, pero sí la fuerza y la resistencia a la corrosión.

¿Afecta el acabado del aluminio a la conductividad eléctrica?

La conductividad eléctrica del aluminio puede verse muy influida por su acabado, y éste viene determinado por el acabado que se aplique al metal. La propiedad conductora del aluminio puede modificarse con distintos tratamientos superficiales: formación de capas de óxido, anodizado, revestimiento, pulido, etc.

1. Formación de la capa de óxido

En presencia de aire, por ejemplo mediante el proceso de oxidación, el aluminio forma una fina capa de óxidos (Al 2 O 3 ). Aunque esta capa de óxido ofrece una cobertura protectora frente a la corrosión, no es conductora. Esto implica que esta película de óxido en el punto donde se conecta la electricidad puede aumentar la resistencia, comprometiendo así la conductividad general del aluminio. La eficacia de las actividades eléctricas a alto rendimiento puede perderse debido a la existencia de esta capa de óxido. Para lograr una buena conductividad, dicha capa de óxido debe eliminarse o limitarse en los puntos de contacto, o bien se suministran tratamientos superficiales para evitar la deposición de óxido.

2. Anodizado

En el caso del aluminio, el anodizado es un proceso destinado a engrosar deliberadamente la película de óxido. Aunque aumenta la resistencia a la corrosión y mejora el acabado estético de la superficie, el anodizado hace que la superficie sea más aislante. Esto disminuye considerablemente la conductividad del aluminio, lo que lo hace inapropiado para aplicaciones que impliquen el uso de corriente eléctrica. Pero en determinadas aplicaciones, como las que tienen importancia estética, el revestimiento anódico no se elimina debido al efecto protector, lo que supone una gran amenaza. El anodizado no puede ser óptimo en las aplicaciones conductoras a menos que se prevea una eliminación intencionada de la capa de óxido en los puntos de conexión.

3. Recubrimientos y pinturas

El aluminio se recubre y pinta para ofrecer protección adicional contra los elementos ambientales y mejorar su aspecto. Sin embargo, la gran mayoría de los revestimientos (especialmente la pintura normal) son aislantes y forman barreras de conductividad eléctrica. Los revestimientos tienen el efecto de reducir la conductividad eléctrica del metal en un amplio margen en los casos en los que se aplica el revestimiento. En el caso del aluminio en aplicaciones de sistemas eléctricos, hay que tener en cuenta que las partes con las que se establece contacto eléctrico no deben estar recubiertas o, en casos especiales, puede ser conveniente utilizar un recubrimiento conductor en determinadas situaciones.

4. Pulido de superficies

Uno de los métodos de acabado que se utiliza es el pulido de superficies para obtener una superficie limpia y lisa del aluminio. Mecánicamente, el pulido en el caso de la conductividad eléctrica es el proceso que mejora la propiedad en términos de conductividad eléctrica para ofrecer una superficie de contacto más limpia. La superficie de aluminio pulida permite una mayor eficacia en la conexión eléctrica, disminuye la resistencia y mejora el rendimiento en los sistemas eléctricos. Pero cuando el pulido se realiza en exceso, puede provocar la pérdida de material, lo que puede suponer un problema para la integridad y el tamaño del aluminio en algunas aplicaciones. Por consiguiente, el pulido sólo debe utilizarse para lograr el equilibrio deseable entre la conductividad y la resistencia del material.

¿Por qué se utiliza el aluminio en la electricidad?

A pesar de que el cobre es conductor de la electricidad en comparación con el aluminio, esto no ha llevado a la industria eléctrica a escapar del uso del aluminio. Las causas de ello son:

1. Relación coste-eficacia

Un precio más barato es una de las principales ventajas de la aplicación del aluminio en la electrónica. A diferencia del cobre, el aluminio es más barato; de hecho, su precio es aproximadamente un tercio del coste del cobre. Este factor de asequibilidad hará que el aluminio sea una gran opción cuando se trate de instalaciones eléctricas a gran escala, ya que se necesita una gran cantidad de material.

2. Ligero

El aluminio también es muy ligero en comparación con el cobre, y su densidad es aproximadamente un tercio de la del cobre. Esto es lo que lo hace adecuado en áreas donde el peso es un problema, como en las líneas aéreas de transmisión de energía. El coste de transporte es menor debido a la ligereza del aluminio y la instalación del mismo resulta sencilla.

3. Resistencia a la corrosión

Cuando está al aire libre, el aluminio también desarrolla de forma natural una fina capa protectora de óxido que cubre la superficie. Esta película de óxido actúa como un sellador que no puede oxidarse más, por lo que el aluminio es un material extremadamente resistente a la corrosión. Esto es ventajoso, sobre todo para los sistemas eléctricos que están al aire libre, ya que los factores meteorológicos y la humedad pueden corroer fácilmente otros metales, como el cobre.

4. Relación resistencia/peso

El aluminio tiene una gran relación resistencia-peso, lo que implica que, aunque es ligero, puede ofrecer una gran resistencia estructural. Este aspecto hace del aluminio una magnífica opción en casi todos los asuntos eléctricos, como cables, líneas de transmisión e incluso en la construcción de equipos eléctricos.

Resistencia comparada del aluminio y el cobre: Conductividad eléctrica

Como ya se ha dicho, la coa conductividad del aluminio es aproximadamente el 61% de la del cobre. Sin embargo, la diferencia de conductividad no es tan grande como puede parecer. En el caso de muchas aplicaciones a gran escala, como la transmisión de energía, el ahorro de costes y peso que ofrece el aluminio compensa su conductividad ligeramente reducida. Dicho esto, cuando se trata de un alto rendimiento eléctrico, el cobre sigue siendo el mejor conductor.

Una comparación Aluminio y Cobre:

Aunque el cobre es más conductor, la disparidad de rendimiento se explica normalmente estableciendo un cable de aluminio de mayor sección transversal para transportar la misma cantidad de electricidad en un cable de cobre de menor sección transversal. Por eso, los cables aéreos de transmisión de energía y otras instalaciones eléctricas a gran escala suelen emplear cables de aluminio.

Comparación del aluminio con otros conductores

Cuando se trata de comparar el aluminio con otros conductores eléctricos como el cobre y la plata, se dice que sus prestaciones son satisfactorias muchas veces, pero no se utiliza bien en un sistema de alto rendimiento.

Usos del aluminio en la electricidad

El aluminio encuentra aplicación en productos eléctricos muy diversos, especialmente cuando se benefician de las características mencionadas: bajo coste, baja densidad y resistencia a la corrosión.

1. Líneas de transmisión eléctrica

La aplicación más común del aluminio es en las líneas aéreas de transmisión de energía, en las que su bajo peso y alto valor de conductividad lo hacen adecuado para transmisiones de electricidad a larga distancia. Las líneas eléctricas de aluminio son más baratas de tender y mantener que las de cobre y, debido a su poco peso, son fáciles de instalar.

2. Cableado eléctrico

El cableado de aluminio se utiliza habitualmente en la construcción residencial y comercial, sobre todo en circuitos con cargas eléctricas de capacidad baja y moderada. El cable de cobre puede seguir empleándose en circuitos de alto rendimiento, pero el aluminio puede aplicarse en grandes instalaciones en las que el coste y el peso desempeñan un papel vital.

3. Cables de tierra

Los cables de puesta a tierra también son de aluminio, ya que es necesario proporcionar una vía segura por la que pueda fluir la corriente eléctrica en caso de avería. La conexión a tierra desempeña un papel fundamental en la evacuación segura de cualquier exceso de corriente eléctrica al suelo, de modo que no se dañen los equipos y se reduzcan al mínimo las posibilidades de incendios eléctricos.

4. Motores y aparatos eléctricos

Los motores eléctricos y los transformadores tienen aluminio como material de bobinado. Este metal es ligero, relativamente resistente y posee una buena conductividad, lo que lo convierte en una excelente opción para una amplia variedad de aplicaciones industriales y comerciales.

Problemas y soluciones a los problemas de conductividad del aluminio

Por mucho que el aluminio sea un conductor adecuado, también presenta ciertos problemas que deben resolverse cuando se emplea como conductor en un sistema eléctrico.

1. Mayor resistencia

La mayor desventaja del aluminio es que es más conductor eléctrico que el cobre. Esto implica que, cuando circula la misma corriente, se produce más calor y una caída de tensión en el hilo de aluminio. Esto, en algunos casos, hace necesario el uso de conductores de aluminio más grandes para ofrecer el mismo rendimiento que los hilos de cobre.

2. Problemas de conexión y oxidación

El aluminio se oxida fácilmente, en particular, las juntas. Por un lado, cuando el aluminio está cubierto de una capa de óxido, es resistente a la corrosión; por otro, la capa de óxido puede actuar como aislante eléctrico, creando una mayor resistencia y aislando las uniones. Esto puede provocar sobrecalentamiento, mal funcionamiento y, en el peor de los casos, fallos eléctricos. Para intentar evitarlo, durante la instalación hay que prestar especial atención a que se realicen las conexiones correctas y no se produzca corrosión en las juntas.

3. Resistencia mecánica

Aunque el aluminio tiene una excelente relación resistencia/masa, sigue siendo menos robusto que el cobre y puede sufrir daños mecánicos, sobre todo en condiciones de gran tensión/vibración. En aplicaciones de alta tensión, los alambres de aluminio suelen reforzarse con acero u otros materiales.

Conclusión

Sin embargo, se puede concluir que, efectivamente, el aluminio conduce la electricidad, pero también es un material muy utilizado en la industria eléctrica por su buena conductividad, su economía, el hecho de que es ligero y su resistencia a la corrosión. Aunque no es tan conductor como el cobre, es suficientemente barato y posee otras características beneficiosas, por lo que puede utilizarse como alternativa al cobre en la mayoría de las aplicaciones eléctricas.

Aluminio es especialmente práctico en obras a gran escala como la transmisión de energía y el cableado eléctrico, donde las ventajas de precio y peso compensan con creces la tendencia a una menor conductividad. Sin embargo, sus retos, que deben tener en cuenta ingenieros y electricistas a la hora de diseñar e instalar sistemas eléctricos basados en aluminio, son su mayor resistencia y oxidación.

Sin embargo, el aluminio es un material vital en la industria eléctrica, y su uso no hará sino aumentar, ya que en todo el mundo se demandan infraestructuras eléctricas más eficientes y asequibles.