Del cobre al engarce: ¿Qué hace que una conexión eléctrica sea de primera calidad?

A la hora de especificar e instalar conexiones eléctricas para centros de datos, instalaciones industriales, energías renovables, automoción, ferrocarril, marina, automatización de edificios y otras aplicaciones exigentes, los posibles modos de fallo como la resistencia eléctrica excesiva, el desprendimiento de cables y los cortocircuitos son consideraciones importantes.

El uso de conectores de crimpado de primera calidad puede reportar beneficios al reducir significativamente las repeticiones de trabajos y mejorar la fiabilidad. Una menor resistencia eléctrica significa un mayor rendimiento. Los conectores de engarce pueden proporcionar una resistencia eléctrica excepcionalmente baja mediante el uso de materiales especializados, un diseño estructural mejorado y sofisticados procesos de fabricación.

Estos conectores ofrecen una tracción del cable superior, con una resistencia a la tracción hasta 2.5 veces superior a la de los conectores estándar. El resultado es una resistencia a las vibraciones y una fiabilidad superiores.

Las conexiones en cortocircuito pueden ser una preocupación sin diseños de barril profundos que impidan que se escapen los hilos de alambre y proporcionen un aislamiento sólido, incluyendo características antigiro y dentados internos profundos.

Este artículo revisa la amplia oferta de la línea de productos de terminales de cable Sta-Kon de ABB y profundiza en las características que permiten que estos conectores de crimpado proporcionen de forma consistente una resistencia eléctrica superior, fuerza de extracción del cable y protección contra cortocircuitos. Finaliza con una breve reseña de las ventajas de adquirir el kit de terminales Sta-Kon, que incluye 12 terminales Sta-Kon diferentes y la herramienta manual WT112M.

¿Anillo u horquilla?

Una de las primeras preguntas que hay que responder cuando se utilizan conectores de terminal de cable es: ¿necesita la aplicación una terminación en anillo o en horquilla? Eso depende. Tanto los conectores de anillo como los de horquilla son adecuados para una gran variedad de aplicaciones como la marina, los cuadros eléctricos, los centros de datos, los electrodomésticos, la climatización, etc. Las horquillas son mejores para aplicaciones temporales mientras que los anillos hacen buenas conexiones permanentes.

Las diferencias de especificación entre los terminales Sta-Kon de anillo y de horquilla repercuten en su resistencia a las vibraciones, su seguridad mecánica y su idoneidad para situaciones de alta fiabilidad. Los terminales de anillo ofrecen la máxima fiabilidad y seguridad, mientras que los terminales de horquilla optimizan la velocidad, la capacidad de servicio y la eficacia en lugares concurridos donde el acceso es importante (figura 1).

Figura 1: Ejemplos de terminales de cable en anillo y en horquilla Sta-Kon. (Imagen: ABB)

El diseño de los terminales de anillo evita que se desprendan inadvertidamente y es muy resistente al aflojamiento en aplicaciones de alta vibración. Los terminales de horquilla estándar pueden ser susceptibles de soltarse en las mismas condiciones de vibración, especialmente si no se instalan correctamente.

La estructura cerrada de los terminales de anillo también proporciona una fuerza de extracción mucho mayor en comparación con un terminal de horquilla estándar. Como resultado, los terminales de anillo son más seguros mecánicamente y a menudo se denominan conexiones "permanentes" que proporcionan un rendimiento superior para las conexiones de potencia y tierra críticas para la seguridad y a menudo se exigen en las normas eléctricas.

Aunque los terminales de anillo tienen mejores características mecánicas de conexión, los terminales de horquilla son más rápidos de instalar y desmontar, por lo que se prefieren en muchas aplicaciones que requieren una instalación rápida o en las que se espera un servicio frecuente.

Todas las terminaciones Sta-Kon están probadas y homologadas según las normas UL y todos los productos aplicables según las normas CSA, y cumplen las especificaciones militares y las normas industriales aplicables.

Diseño y fabricación superiores

Los terminales Sta-Kon, tanto de horquilla como de anilla, incluyen importantes características de rendimiento y materiales de primera calidad, ilustrados en la figura 2. Las profundas estrías internas del barril maximizan la superficie y fuerzan los hilos de cable a penetrar en el metal, maximizando la fuerza de retención y minimizando la resistencia eléctrica. El uso de soldaduras de cobre puro 99.9% y plata también contribuyó a la baja resistencia eléctrica.

Durante la fabricación, los terminales se calientan en zonas específicas mediante recocido selectivo. Eso deja el cañón blando mientras que las lengüetas del anillo o de la horquilla son duras para tolerar la tensión de apriete y soportar la fatiga.

El recocido selectivo es un paso adicional del proceso aplicado por ABB en la producción de sus conectores Sta-Kon. Facilita el engarce del barril para formar una conexión sólida alrededor del cable sin requerir una fuerza excesiva por parte del instalador. Eso garantiza instalaciones más consistentes y mejora la fiabilidad.

Las lengüetas están "conformadas en frío" para maximizar la resistencia del cobre. Eso le permite soportar las tensiones de un apriete repetido de los pernos sin deformarse, lo que mejora aún más el rendimiento eléctrico y mecánico.

Los procesos de fabricación alternativos pretenden lograr esos objetivos eliminando material o utilizando un cobre más blando que tenga menor conductividad. Estos enfoques suelen aumentar la resistencia eléctrica, así como las probabilidades de cortocircuitos y tiempos de inactividad.

Figura 2: Algunos de los detalles constructivos que diferencian a los terminales de cable Sta-Kon y les permiten ofrecer un rendimiento superior. (Fuente de la imagen: ABB)

Procesos de revestimiento líderes en la industria

Las lengüetas de los terminales Sta-Kon llevan de serie un grueso electroestañado brillante que proporciona mejores cualidades mecánicas y una mayor resistencia a la corrosión. Las alternativas de chapado incluyen el oro, la plata, las aleaciones de estaño y el níquel.

Para el chapado se utilizan procesos de producción superiores, no siempre seguidos por otros fabricantes. Todos los terminales Sta-Kon se desbarban y desengrasan a fondo antes del chapado para garantizar el máximo rendimiento y cumplir los requisitos de numerosas especificaciones militares e industriales (Tabla 1).

Tabla 1: Opciones de chapado disponibles para los terminales de cable Sta-Kon. (Fuente de la tabla: ABB)

Los mejores barriles y aislantes

Se necesita cuidado y atención al detalle para producir los barriles biselados (en forma de embudo) de las terminaciones de alambre Sta-Kon. Los barriles biselados facilitan la inserción suave del cable, evitan que los hilos individuales queden colgando y no están disponibles en los terminales de cable de la competencia. Una vez insertado, la mayor longitud del cañón en comparación con los diseños de la competencia aumenta aún más el rendimiento del prensado y asegura mejor el aislamiento.

Las longitudes estándar de los barriles de los diseños de la competencia pueden ser hasta 50% más cortas que las de los terminales Sta-Kon. Eso aumenta la frecuencia de los fallos eléctricos y la necesidad de rehacer las conexiones. Además, los cañones más cortos de la competencia pueden hacer que los aislantes se salgan durante el prensado.

Los terminales Sta-Kon están disponibles para adaptarse a una gran variedad de calibres de cable y tamaños de espárrago. El uso de aisladores extruidos elimina cualquier línea de costura, lo que reduce las roturas cuando se engarzan. Las opciones de aislamiento del barril incluyen:

• Vinilo: Generalmente el más económico y está clasificado para su uso hasta +105 °C
• Nylon: Ofrece una resistencia superior a los productos químicos y a la abrasión en comparación con el vinilo y también está clasificado para soportar hasta +105 °C
• Aislamiento termorretráctil: Clasificado hasta +105 °C y puede ofrecer una mayor resistencia a la humedad
• Fluoropolímero (Tefzel®): Clasificado hasta +150 °C y ofrece resistencia química. Se utiliza a menudo en aplicaciones aeroespaciales y nucleares
• Sin aislamiento: Se utiliza en espacios reducidos y a temperaturas de hasta +175 °C que podrían fundir el aislamiento tradicional

Geometrías de lengüeta de alto rendimiento

Además del uso de un diseño muy refinado, materiales de primera calidad y un proceso de fabricación optimizado, el rendimiento de los terminales Sta-Kon se ve reforzado por la disponibilidad de una gama de geometrías de lengüeta. Eso permite a los diseñadores seleccionar la mejor estructura para una implementación del sistema y un entorno operativo específicos.

Las lengüetas antirrotación (a veces llamadas cabezas antirrotación) separan los terminales anulares Sta-Kon. Esta característica mantiene el terminal seguro en el bloque de terminales. Eso evita los cortocircuitos y favorece las instalaciones compactas al permitir a los instaladores colocar los terminales más juntos sin preocuparse.

Los terminales de horquilla Sta-Kon también son diseños de alto rendimiento y se ofrecen en varias geometrías matizadas clasificadas como estándar, de bloqueo y de brida:

• Las horquillas estándar, como el modelo RB14-8F, son terminales básicos abiertos ideales para una rápida instalación en terminales de tornillo.
• Las horquillas de bloqueo, como la RA18-6FL, presentan extremos en ángulo o con lengüetas para sujetar con seguridad los terminales, evitando que el conector se caiga. Este diseño funciona como un híbrido entre un terminal de horquilla estándar (para facilitar la instalación) y un terminal de anillo (para una conectividad segura).
• Las horquillas de brida, como la RA18-6FS, tienen extremos acampanados (vueltos hacia arriba) y angulados que proporcionan una retención y un área de contacto superiores. Mientras que las horquillas de bloqueo utilizan sus extremos con lengüeta para "encajar" en un espárrago, las horquillas con brida utilizan puntas dobladas hacia arriba para agarrar la cabeza del tornillo o el soporte (figura 3).

Figura 3: Ejemplos de diseños de terminales de cable en horquilla con brida (izquierda) y con bloqueo (derecha). (Fuente de la imagen: ABB)

Creación rápida de prototipos, instalación y reparaciones

El kit de terminales STAKIT Sta-Kon de ABB es una colección portátil de las piezas y herramientas necesarias para terminar, empalmar o desconectar el cableado para el servicio o la instalación. Se presenta en un maletín de transporte de plástico con cierre seguro y resistente e incluye terminales de anillo aislante, de horquilla estándar y de horquilla de bloqueo, así como otros componentes de conexión, y puede servir de apoyo para la creación de prototipos, la instalación, la actualización y la reparación de sistemas. El kit incluye (figura 4):

• Terminales de anillo (18-14 AWG y 12-10 AWG)
• Terminales de horquilla estándar (22-18 AWG)
• Terminales de horquilla de bloqueo (18-14 AWG y 12-10 AWG)
• Desconectadores hembra, a veces llamados terminales de pala (22-18 AWG, 18-14 AWG y 12-10 AWG, como el 14RB-250F)
• Empalmes a tope (conectores en línea) (22-18 AWG, 18-14 AWG y 12-10 AWG, como el 2RB14)
• Herramienta WT112M para instalar terminales aislados #22-#10 AWG
• 100 amarres de cables Ty-Rap TY525M
• Libro marcador de alambre WM-0-THRU9

Figura 4: Kit de terminales Sta-Kon. (Fuente de la imagen: DigiKey)

Conclusión

Los terminales Sta-Kon de ABB son la opción de terminal de cable de primera calidad que mejora todos los aspectos del rendimiento del sistema eléctrico en una amplia gama de entornos exigentes, incluidos los sistemas industriales, robóticos, de transporte de superficie y marinos de alta vibración, instalaciones críticas como centros de datos y energías renovables, y son rentables para su uso en aplicaciones de automatización de edificios, comerciales y de industria ligera.

Los terminales Sta-Kon están probados y listados según las normas UL y todos los productos aplicables según las normas CSA. También cumplen numerosas especificaciones militares y normas industriales. Maximizan la eficacia minimizando la resistencia. Su diseño y construcción mecánicos reducen las repeticiones, mejoran la fiabilidad y simplifican la instalación y el mantenimiento. Presentan cobre de alta conductividad, chapado resistente a la corrosión, cañones largos, entradas en embudo, recocido selectivo y mucho más.

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