Conductividad eléctrica: acero revestido de cobre frente a cobre puro

La diferencia fundamental: conductividad volumétrica frente a conductividad superficial

La elección entre acero revestido de cobre (CCS) y cobre puro es una clásica disyuntiva de ingeniería entre un elemento homogéneo y un compuesto optimizado.

Cobre puro es el punto de referencia en cuanto a conductividad (~100% IACS), ya que conduce de manera eficiente a través de toda su sección transversal en corriente continua y bajas frecuencias.

Acero revestido de cobre tiene un núcleo de acero de alta resistencia revestido con una capa de cobre. Su conductividad general de CC (30-70% IACS) es inferior a la del cobre puro, pero esto cambia drásticamente a altas frecuencias.

El cambio revolucionario: alta frecuencia y efecto piel

El efecto piel hace que la corriente alterna se concentre cerca de la superficie de un conductor a altas frecuencias. La profundidad de la piel se vuelve increíblemente pequeña (por ejemplo, ~0,0021 mm a 1 GHz).

Esta es la razón de la existencia del acero revestido de cobre. A altas frecuencias, la corriente fluye casi en su totalidad dentro del revestimiento de cobre. Si el revestimiento es más grueso que la profundidad de la piel, la resistencia de CA de alta frecuencia del CCS puede ser casi idéntica a la de un conductor de cobre sólido. El núcleo de acero, que transporta poca corriente, proporciona una enorme resistencia mecánica con una penalización eléctrica mínima.

Comparación directa

La siguiente tabla resume las principales diferencias y ventajas e inconvenientes entre ambos materiales en función de parámetros críticos.

Característica	Cobre puro	Acero revestido de cobre	Implicaciones prácticas
Conductividad DC / baja frecuencia	Excelente (~100% IACS)	Bueno a aceptable (30-70% IACS)	Ambos pueden utilizarse para la transmisión de energía, buses de CC y magnetismo de baja frecuencia.
Conductividad CA de alta frecuencia	Excelente	Comparable (cuando la profundidad de la piel es inferior al revestimiento)	Su atenuación es menor que la del cable coaxial de cobre (a frecuencias superiores a 5 MHz) y, a frecuencias superiores a 1000 MHz, su atenuación es la mitad que la del cable de cobre. Bajo la influencia de altas frecuencias, el cable de acero revestido de cobre irradia más potencia que el cable de cobre puro.
Resistencia a la tracción	Menor que 400 MPa	1300 MPa	Los cables de cobre puro se rompen con frecuencia durante la construcción y el funcionamiento. La vida útil del cable de cobre puro se reduce considerablemente.
Peso (g/cm³)	8.9	7.9	La gravedad específica del acero revestido de cobre con una conductividad de 40% es de 8,20 g/cm³, y la gravedad específica del acero revestido de cobre con una conductividad de 20% es de 7,9 g/cm³.
Coste de los materiales	Alto	Más bajo	La vida útil del alambre de cobre puro se reduce considerablemente con 40%. El acero revestido de cobre con un contenido de cobre de 34,7% tiene una conductividad menor. Ahorra cobre al utilizar acero, lo que reduce los costes y conserva los escasos recursos de cobre.

Conclusiones basadas en la aplicación

Resumen: Se trata de optimización.

Cobre puro Es el campeón de la conductividad eléctrica absoluta y masiva. Úselo cuando la eficiencia eléctrica máxima sea la única prioridad.

El acero revestido de cobre es el campeón del rendimiento optimizado y específico para cada aplicación. Cambia estratégicamente parte de la conductividad global por una resistencia excepcional, un peso reducido y un menor coste, al tiempo que conserva una excelente conductividad superficial a altas frecuencias. La elección no se basa en un material “mejor”, sino en la solución mejor diseñada para sus requisitos eléctricos, mecánicos y económicos específicos.