El fiasco del cableado de aluminio

Alguien que decide construir una casa se enfrenta a una tarea de enormes proporciones. Ya es bastante difícil actuar como contratista general para otra persona, pero cuando decides construir tu propia casa, como hicieron mis padres a principios de la década de 1970, es aún más difícil. Hay un millón de decisiones que tomar en un entorno con poca información y que cambia rápidamente, y un paso en falso puede, literalmente, convertir en piedra algo con lo que tendrá que vivir para siempre. Agregue el presupuesto reducido con el que mi gente tuvo que trabajar, y es un milagro que hayan podido tener tanto éxito como lo hicieron.

Sin embargo, estuvo cerca en algunos puntos. Puedo recordar a mi padre angustiado por el cableado de la casa. Hubiera sido mucho más barato ir con cableado de aluminio, ya que el precio del cable de cobre se disparó recientemente. Se mordió la bala e hizo que el electricista instalara cobre en su lugar, lo que terminó siendo una buena elección, ya que las casas que habían sucumbido al canto de sirena de un cableado más barato comenzarían a incendiarse en todo Estados Unidos poco después.

Lo que sucedió a finales de los años 60 y principios de los 70 en los oficios eléctricos residenciales y comerciales fue una lección costosa y, en algunos casos, trágica en la ingeniería de fallas. Echemos un vistazo a cómo sucedió todo.

Para comprender el fiasco del cableado de aluminio, vale la pena tener en cuenta no solo los problemas de ciencia de materiales e ingeniería eléctrica, sino también las fuerzas del mercado que hicieron que el cableado de aluminio en la construcción residencial fuera tan atractivo en ese momento. La producción mundial de cobre había sido alta a principios de los años 60, pero los límites voluntarios de producción para reducir el exceso elevaron un poco los precios. Aproximadamente al mismo tiempo, la escalada de la Guerra de Vietnam y el auge de la construcción de viviendas aumentaron la demanda de cobre, mientras que la nacionalización de la industria del cobre por parte de productores extranjeros y las huelgas de los mineros redujeron la oferta. Apretado en ambos extremos de la ecuación de oferta y demanda, el precio del cobre casi se triplicó entre 1962 y 1964.

El cable de cobre ha sido durante mucho tiempo el estándar para el cableado de circuitos derivados residenciales y comerciales, los tramos de cable desde el centro de carga hasta las luces y los enchufes alrededor de la estructura. Los electricistas conocían bien el cobre, los códigos eléctricos se escribieron en torno a sus características de rendimiento y los fabricantes de equipos diseñaron interruptores, tomacorrientes y conectores específicamente para alambre de cobre. Pero a pesar de lo arraigado que estaba el cobre, el aumento de los precios estaba comenzando a convertir el cable de cobre en unobtanium, y los contratistas eléctricos comenzaron a sentir la presión sobre el resultado final. Algo tenía que ceder.

Entra aluminio. El aluminio es un excelente conductor eléctrico; ignorando los metales preciosos, se ubica justo debajo del cobre en la tabla de conductividad. El aluminio se ha utilizado durante mucho tiempo para el cableado eléctrico, pero principalmente por las empresas de servicios públicos para el cableado aéreo en el sistema de distribución, donde su peso ligero y bajo costo son grandes beneficios. El aluminio también se ha utilizado en la construcción residencial, principalmente en las caídas de servicio desde el poste de servicios públicos hasta el medidor y hacia el centro de carga. Pero mientras que el aluminio había sido común en el cableado de circuitos derivados de mayor amperaje para secadoras y estufas eléctricas, no se usó para los circuitos derivados más livianos que constituyen la mayor parte del cableado de una casa. Todo eso estaba a punto de cambiar.

Los fabricantes de cables comenzaron a producir cables de aluminio para circuitos derivados de 15 A y 20 A en respuesta a la crisis del cobre. Dichos circuitos generalmente están cableados con alambre de cobre de 14 AWG y 12 AWG respectivamente. Pero por muy buen conductor que sea el aluminio, sigue siendo solo alrededor del 60 % de la conductividad del cobre, por lo que el cable de aluminio para los circuitos derivados debe aumentarse al siguiente tamaño AWG: 12 AWG para circuitos de 15 amperios, 10 AWG para 20 amperios. Los fabricantes tuvieron que usar más metal, pero el aluminio era mucho más barato que tenía sentido desde el punto de vista económico. Y así, el alambre de aluminio comenzó a llegar a los circuitos derivados residenciales, por una suma de dos millones de hogares entre 1965 y 1972.

Esta decisión sería contraproducente por un par de razones. Lo más importante fue la aleación de aluminio que eligieron los fabricantes para el alambre. Los cables de servicios públicos usan una aleación llamada AA-1350. Si bien es perfectamente apto para su uso en sistemas de distribución aéreos y subterráneos, el AA-1350 es un aluminio puro esencial con algunos metales traza agregados, y sus propiedades físicas difieren notablemente del cobre. Debido a su mayor coeficiente de expansión térmica, el aluminio AA-1350 exhibe una fluencia significativa, donde el alambre se deforma a medida que se expande y se contrae debido al calentamiento.

La fluencia puede ser muy mala en una conexión eléctrica. Cualquier conductor se calienta a medida que fluye más corriente a través de él, pero el aluminio se expande más que el cobre debido a su mayor coeficiente de expansión. El cable que se expande y se contrae puede desenroscar los terminales, aflojando el cable y provocando arcos, lo que provoca más calentamiento y más fluencia hasta que finalmente crea una fuente de ignición dentro de las paredes de una casa.

La fluencia también se ve exacerbada por una instalación incorrecta, lo que solía ocurrir mucho cuando los electricistas cambiaban de cobre a aluminio. El aluminio es mucho más blando que el cobre, por lo que era más difícil lograr el par adecuado de las terminaciones roscadas. El aluminio también se oxida rápidamente cuando se expone al aire, formando una delgada barrera aislante que puede aumentar la resistencia de una conexión. Se suponía que los cables de aluminio debían tratarse con compuestos anticorrosivos antes de la terminación, pero rara vez lo eran. Y los fabricantes de tomacorrientes e interruptores tardaron en adaptar sus productos a las necesidades del aluminio, lo que resultó en conexiones poco fiables que eran aún más propensas a colapsar.

Finalmente, la química básica parece haber sido ignorada. Recuerde que los efectos galvánicos ocurren cada vez que metales diferentes entran en contacto entre sí. Todo lo que se necesita para inducir la corrosión es un poco de electrolito, como el vapor de agua condensado del aire caliente que se infiltra en una pared exterior fría y en el cableado. Las conexiones corroídas son conexiones de alta resistencia, con resultados predecibles.

Cuando las casas con cableado de aluminio comenzaron a arder, los jefes de bomberos y los ajustadores de seguros no pudieron evitar notar el problema, y ​​los días de cableado de casas con AA-1350 llegaron a su fin. Para 1972, la industria eléctrica había renovado el cableado de aluminio, directamente desde los códigos eléctricos revisados ​​que especificaban nuevas fórmulas para el dimensionamiento del cableado de aluminio hasta los fabricantes de dispositivos, quienes cambiaron sus productos para que fueran compatibles con el cable de aluminio. Los fabricantes de alambre también cambiaron sus productos, ideando nuevas aleaciones en la serie AA-8000 que incorporaron hierro en la mezcla para reducir la tendencia a la fluencia.

Sin embargo, nada de esto salvó al aluminio en los circuitos derivados. A mediados de los años 70, el aluminio había desaparecido de la mayoría de los circuitos derivados en construcciones nuevas, pero no antes de que el daño ya estuviera hecho. Había una enorme base instalada de cableado de aluminio, y las casas de esa época están sujetas a un escrutinio extremo por parte de los inspectores de viviendas cuando cambian de manos. El fiasco del cableado de aluminio generó una gama de productos para mitigar el riesgo, desde conectores increíblemente caros hasta engarces especiales que sueldan en frío el cable de aluminio a las coletas de cobre. Quitar completamente el cableado del circuito derivado de aluminio y reemplazarlo con cobre también es una opción, aunque costosa y perjudicial.

La incursión de la industria en el aluminio demostró ser una lección costosa sobre lo que puede suceder cuando las fuerzas del mercado chocan con las mejores prácticas de ingeniería.