Resistividad y conductividad del cobre: tabla de valores y aplicaciones industriales
A simple vista un hilo de Litz y un cable trenzado convencional parecen lo mismo — decenas o cientos de hilos finos de cobre agrupados en un conductor único. La diferencia está en un detalle que no se ve y que lo cambia todo: cómo se agrupan esos hilos y cómo están aislados entre sí. Ese detalle marca la frontera entre un conductor que trabaja bien a 50 Hz y uno que trabaja bien a 500 kHz.
Qué es un cable trenzado convencional
Un cable trenzado clásico está formado por varios hilos de cobre — normalmente C1100 desnudo o estañado — dispuestos en una geometría helicoidal y en contacto eléctrico entre sí. Los hilos individuales no están aislados: la corriente puede pasar de uno a otro libremente.
Esta construcción tiene dos ventajas frente a un conductor macizo de la misma sección: mayor flexibilidad mecánica (soporta flexiones repetidas sin fatigar) y mejor comportamiento a la vibración. Es la construcción estándar de las trenzas flexibles de cobre y de los cables flexibles y extraflexibles.
Qué es un hilo de Litz
Un hilo de Litz — del alemán Litzendraht, literalmente «alambre trenzado» — es también un conjunto de hilos finos de cobre trenzados, pero con dos diferencias fundamentales:
- Cada hilo individual está aislado eléctricamente con un esmalte polimérico (poliuretano, poliéster-imida, poliamida-imida) de espesor micrométrico.
- La geometría del trenzado se calcula para que cada hilo ocupe todas las posiciones posibles (interior y exterior) de forma equilibrada a lo largo del recorrido del conductor.
El resultado es que la corriente se reparte homogéneamente entre todos los hilos, en lugar de concentrarse en la superficie del conductor. Esto solo importa si hay alta frecuencia — y ahí está la clave.
El motivo por el que existe el Litz: efecto piel y efecto proximidad
En corriente continua, la corriente se distribuye uniformemente por toda la sección de un conductor. En corriente alterna, no. A medida que sube la frecuencia, la corriente tiende a circular por la superficie exterior del conductor y a evitar el centro. Es el llamado efecto piel (skin effect).
La profundidad de penetración de la corriente en el cobre a 20 °C sigue esta regla aproximada:
| Frecuencia | Profundidad de piel (δ) |
|---|---|
| 50 Hz | 9,3 mm |
| 1 kHz | 2,1 mm |
| 10 kHz | 0,66 mm |
| 100 kHz | 0,21 mm |
| 1 MHz | 0,066 mm |
A 50 Hz, un conductor macizo de 6 mm de radio se aprovecha íntegramente. A 100 kHz, en cambio, la corriente solo utiliza los 0,2 mm exteriores — el resto del cobre es peso muerto que aumenta pérdidas y calentamiento.
El efecto proximidad agrava el problema en conductores paralelos o en bobinados: el campo magnético de un conductor empuja la corriente del conductor vecino hacia una zona concreta de su sección, aumentando aún más la resistencia efectiva en AC.
El hilo de Litz resuelve ambos efectos de raíz. Al estar cada hilo aislado y al recorrer todas las posiciones del haz, ningún hilo queda permanentemente en el centro (donde no circularía corriente) ni permanentemente en el exterior (donde se saturaría). La sección efectiva es prácticamente la sección total.
Comparativa técnica: Litz vs cable trenzado
| Parámetro | Cable trenzado convencional | Hilo de Litz |
|---|---|---|
| Aislamiento entre hilos | No (contacto eléctrico libre) | Sí (esmalte individual) |
| Rango de frecuencia óptimo | DC – 1 kHz | 1 kHz – 5 MHz |
| Resistencia AC a alta frecuencia | Alta (efecto piel) | Baja (uniforme) |
| Flexibilidad mecánica | Muy alta | Alta |
| Coste por metro | Estándar | 3–8× superior |
| Tipos de terminación | Soldadura, prensado, fundido | Requiere retirada de esmalte previa |
| Aplicaciones típicas | Potencia, puesta a tierra, conexiones flexibles | Inducción, cargadores wireless, transformadores AF |
Cuándo usar cable trenzado convencional
- Conexiones de puesta a tierra y equipotenciales
- Conexiones flexibles en armarios eléctricos y embarrados
- Compensación de dilataciones térmicas en barras conductoras
- Alimentación de motores en 50/60 Hz
- Cualquier aplicación en DC, incluida almacenamiento de energía y fotovoltaica en el lado DC de módulo
Regla práctica: por debajo de 1 kHz, el Litz no aporta ventajas suficientes para justificar su sobrecoste.
Cuándo usar hilo de Litz
- Calentamiento por inducción industrial (fusión de metales, tratamientos térmicos, sellado por inducción)
- Cargadores inductivos de vehículos eléctricos y dispositivos wireless
- Transformadores de alta frecuencia en convertidores DC-DC, fuentes conmutadas, SMPS
- Bobinados de motores de alta velocidad con drivers PWM de alta frecuencia
- Aplicaciones RF en el rango de kHz medio
- Trampas de resonancia y filtros de alta Q
En Masfarné fabricamos hilos de Litz a medida con distintas combinaciones de número de hilos, calibre y tipo de esmalte según la frecuencia de trabajo y las pérdidas admisibles.
Cómo se dimensiona un hilo de Litz
Un Litz no se especifica solo por sección total, como un conductor normal. Hacen falta tres parámetros:
- Diámetro del hilo individual (calibre AWG o mm). Debe ser inferior a dos veces la profundidad de piel a la frecuencia de trabajo. A 100 kHz, la profundidad de piel es 0,21 mm, así que el hilo debería tener como máximo 0,4 mm — típicamente se usan hilos de 0,1 a 0,2 mm.
- Número de hilos. Se calcula a partir de la sección total requerida y del calibre elegido.
- Tipo de esmalte y clase térmica. Poliuretano (155 °C, soldable directamente), poliéster-imida (180 °C) o poliamida-imida (200 °C) según la temperatura de trabajo.
También conviene especificar si el Litz debe llevar seda o algodón exterior, textil poliéster o recubrimiento adicional según la aplicación.
Preguntas frecuentes
¿A qué frecuencia deja de ser rentable un cable trenzado normal?
Depende del calibre del hilo individual. Como regla operativa, por encima de 5–10 kHz el efecto piel empieza a ser perceptible y por encima de 20 kHz el Litz ya suele ser económicamente justificable si las pérdidas son un factor de diseño.
¿Puedo soldar un hilo de Litz directamente?
Si el esmalte es de poliuretano («solderable»), sí — el estaño fundido a temperatura alta lo elimina. Con esmaltes de mayor clase térmica hay que retirarlo previamente por medios mecánicos o químicos.
¿El Litz sirve para 50 Hz?
Funciona, pero no aporta ventaja frente a un cable trenzado convencional a esa frecuencia y cuesta varias veces más. No es la opción correcta salvo requisito muy específico.
¿Cuántos hilos tiene un Litz típico?
Varía enormemente según la aplicación: desde 30–50 hilos en un Litz sencillo hasta varios miles en construcciones tipo «servo Litz» con estructura por grupos concéntricos.
Cierre y siguiente paso
La elección entre hilo de Litz y cable trenzado convencional se resuelve mirando dos cosas: la frecuencia de trabajo y las pérdidas AC admisibles. Por debajo de 1 kHz, prácticamente siempre un cable trenzado. Por encima de 10 kHz, prácticamente siempre Litz. En medio hay que hacer números.
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