Conductividad Eléctrica en Metales y Aleaciones: Propiedades y Aislamiento

Conductividad Eléctrica en Metales y Aleaciones

Una aleación es una mezcla que puede ser de dos o más metales, o de un metal y ciertos no metales. La conducción eléctrica en los metales se explica por la teoría de bandas, que considera que todo átomo tiene un número de electrones de valencia limitado, con los que se unen los átomos vecinos. Por lo tanto, es necesario un reparto de electrones entre los átomos.

Esto se consigue por la superposición de orbitales atómicos, cuya energía es equivalente a la de los átomos vecinos. La superposición recorre el metal, formando amplios orbitales, cada uno con un nivel de energía distinto, que se van llenando de electrones, hasta acabar con el número de electrones disponibles. Los grupos de electrones están en bandas, cada una de las cuales tiene un margen de valores de energía que un electrón debe tener para pasar a una determinada banda. Hay una que se llama banda prohibida por la que no circulan los electrones, que tienen que dar un salto energético para pasar a la banda conductora.

Los metales pueden ser conductores o semiconductores, que son aquellos que a veces se comportan como conductores y otras veces como aislantes.

Resistividad Eléctrica

La resistividad eléctrica depende de:

1. La estructura cristalina del metal: Los defectos cristalinos ejercen una resistencia al paso de la corriente, por lo que a más defectos, más resistividad.
2. Las condiciones térmicas en las que se encuentra el metal.

Tipos de Aislantes

Los aislantes se clasifican según su temperatura límite de trabajo:

• Clase Y (90°C): Polietileno reticulado, papel y cartón sin impregnar.
• Clase A (105°C): Papel y madera con aislante líquido, PVC, fenólicas.
• Clase E (120°C): Esmaltes a base de polivinilo, PET, barnices de resinas alquídicas.
• Clase B (130°C): Resinas epoxídicas.
• Clase F (155°C): Epoxi-fibra de vidrio o poliéster-fibra de vidrio.
• Clase H (180°C): Siliconas o siliconas mezcladas con fibra de vidrio o mica.
• Clase C (>180°C): Vidrio eléctrico, vidrio dieléctrico, plomo.

Punto Caliente y Temperatura de Servicio

El punto caliente es la máxima temperatura que puede alcanzar el aislante. En este punto, hay una mayor conductividad eléctrica y mayor efecto Joule. Se produce por pérdidas dieléctricas, es decir, por la potencia eléctrica perdida a través de los aislantes, ya que la corriente de fuga atraviesa el aislante y lo calienta. Estas pérdidas eléctricas son provocadas por histéresis y el efecto Joule.

La temperatura de servicio es la temperatura máxima de funcionamiento continuo que puede alcanzar un material aislante. Para elegirla, hay que tener en cuenta:

1. El fallo de un material aislante no se produce de forma brusca, sino que tiene lugar por un deterioro mecánico gradual con el tiempo.
2. La vida de un material aislante también depende del entorno en el que se encuentre, siendo importante saber las condiciones de humedad en las que va a trabajar, así como la posible presencia de productos químicos.
3. El tiempo durante el que trabaja y la carga que soporta.