Quali sono i vantaggi dell’utilizzo del rame nei cavi?

La scelta di un materiale conduttore rispetto ad un altro si spiega in ragione dei differenti impieghi, nonché delle esigenze di sicurezza ed efficienza che il cavo elettrico dovrà soddisfare. Il rame rappresenta ancora oggi uno dei conduttori più utilizzati nella realizzazione di impianti elettrici: vediamone i motivi e quali sono i vantaggi dell’impiego del rame nei cavi elettrici.

Le proprietà del rame come conduttore

I cavi elettrici sono sottoposti a sollecitazioni (e sono, quindi, causa di rischi) importanti: la corrente che li attraversa può disperdersi, cagionando danni alle cose e alle persone; il riscaldamento del conduttore può determinare incendi all’impianto e agli apparecchi elettrici, e così via.

Scegliere un conduttore adeguato per i cavi è, pertanto, una premessa importante quando si vogliono garantire le migliori condizioni di sicurezza, senza sacrificare la capacità e l’efficienza dei collegamenti elettrici. Queste ragioni spiegano perché ancora oggi il rame, in considerazione delle sue eccellenti caratteristiche, sia ancora il conduttore elettrico più utilizzato.

Questo metallo può vantare la migliore conducibilità elettrica, se si fa eccezione per l’argento, del quale, naturalmente, non ha i medesimi costi e quindi è un ulteriore pro per il rame. La duttilità del rame, inoltre, ne permette numerose possibilità di impiego: è possibile trafilare il materiale in filature con diametri estremamente sottili e, al contempo, la semplice laminazione e l’elevata saldabilità ne fanno un materiale d’eccellenza nelle produzioni più tecnologicamente avanzate.

Il rame, peraltro, ha anche delle eccellenti qualità fisiche che incrementano il livello di sicurezza dello stesso quando viene utilizzato nei cavi. Infatti, il metallo mantiene le sue caratteristiche meccaniche anche alle basse temperature e ha degli ottimi livelli di resistenza all’ossidazione quando viene in contatto con l’atmosfera: il rame, infatti, viene penetrato dall’ossidazione solo se la pellicola di ossido superficiale viene rimossa (ciò spiega la necessità di utilizzo di leghe con lo stagno nei cavi isolati).

Infine, il rame presenta, a parità di caratteristiche con altri metalli, costi contenuti, sia per quanto concerne la sua reperibilità e lavorazione, sia per l’ estrema facilità del reimpiego dei rottami ormai inutilizzati.

Le leghe di rame nei cavi elettrici

Oltre alle caratteristiche proprie del materiale che ne fanno un ottimo conduttore; il rame ha delle ottime capacità di reagente chimico rispetto ad altri metalli, rendendolo un materiale perfetto da utilizzare nelle leghe.

Le leghe, a loro volta, possono essere utilizzate in diversi ambiti proprio in virtù delle caratteristiche e quindi delle qualità che di volta in volta possono assicurare nelle diverse tipologie di leghe. In particolare:

– le leghe di rame e zinco (che danno origine ad ottoni) presentano una eccellente lavorabilità, il che le rende conduttori molto versatili in un gran numero di applicazioni;

– le leghe di rame e berillio, invece, presentano delle ottime proprietà meccaniche, con un buon carico di rottura e una eccellente conducibilità, il che ne fa preferire l’utilizzo per i contatti e, in generale, per le componenti sottoposte a fatica;

– il bronzo (lega di rame e stagno) ha parimenti buone proprietà meccaniche e conducibilità elettrica.

In generale, il rame e le sue leghe sono molto utilizzati, oltre che per la realizzazione di cavi elettrici (a bassa, media e alta tensione), in ragione della loro capacità di trasmissione di potenze sia piccole che grandi, anche per la produzione di altre componenti elettriche, come per esempio:

– collettori dove i contatti sono sottoposti a sollecitazioni meccaniche;
– materiale di avvolgimento dei trasformatori;
– materiale di rivestimento di macchine rotanti.

Rame o alluminio? perché si continua a preferire il rame

Oltre al rame e alle sue leghe, esistono altri materiali che possono essere impiegati per finalità di conduzione di energia elettrica, a seconda delle concrete applicazioni (industriali, civili o militari). Tra questi, l’alluminio rappresenta il più diretto concorrente del rame, soprattutto per quanto riguarda i suoi utilizzi a livello industriale.

Vantaggi dell’alluminio rispetto al rame

L’alluminio, utilizzato quale conduttore elettrico, presenta alcuni vantaggi rispetto al rame:
– è molto più leggero del rame, caratteristica che ne incrementa le diverse possibilità di impiego;
– ha una resistività maggiore rispetto a quella del rame;
– la produzione di conduttori in alluminio è, in linea di massima, meno costosa rispetto a quella dei conduttori in rame, grazie ad una maggiore diffusione del primo metallo e della sua semplicità di estrazione/lavorazione.

E’ necessario chiarire, pertanto, il motivo per cui, a fronte di caratteristiche apparentemente migliori, l’alluminio non ha mai riscontrato lo stesso “successo” del suo diretto concorrente. Infatti, i vantaggi del rame nell’utilizzo dei cavi elettrici continuano a farlo prediligere rispetto agli altri materiali conduttori.

I problemi dell’alluminio

Il principale problema dell’alluminio è dato dal fatto che questo materiale presenta una temperatura di fusione molto bassa: circa 660 °C, contro gli oltre 1.080 °C del rame. Questo dato certifica l’impossibilità di impiego di questo conduttore tutte le volte che sussiste un rischio termico.
Ancora, l’alluminio è meno facilmente combinabile con altri metalli e dà maggiori difficoltà di saldatura: ciò è dovuto al fatto che il relativo ossido presenta un’altissima temperatura di fusione, superiore ai 2.000 °C.
Inoltre, a differenza del rame, nonostante sia un metallo particolarmente malleabile, l’alluminio non può essere trafilato: pertanto, ne viene sconsigliato l’impiego quando occorre realizzare fili molto sottili.

Infine, l’alluminio è maggiormente soggetto al rischio di ossidazione: infatti, a contatto con l’atmosfera tende più facilmente a ricoprirsi di un ossido isolante (l’allumina), che ha la tendenza ad incrinarsi e a rompersi: ciò che potrebbe determinare una maggior fragilità rispetto ai cavi costruiti con il rame.

Il rame quindi, con le sue ancora non eguagliate caratteristiche, considerate nel loro insieme, si conferma il metallo principalmente utilizzato per i cavi elettrici e non trova ancora un concorrente che sappia contendergli il podio.

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