Tecnología de engarce de cables con manguitos Traductor traducir

El engarce de cables con manguitos es un método para crear una conexión eléctrica mediante la compresión mecánica de un tubo metálico especial (manguito) alrededor de los conductores. Esta tecnología garantiza una alta resistencia de la conexión y una buena conductividad eléctrica, y se utiliza ampliamente en instalaciones eléctricas.

El principio de funcionamiento del engarce

La base física del engarce es la deformación del manguito metálico y del conductor bajo alta presión. Durante el proceso de compresión, se destruyen las capas de óxido de la superficie de los metales, lo que garantiza una conexión hermética con alta conductividad.

Las investigaciones demuestran que la resistencia mecánica de la conexión alcanza su máximo cuando el área transversal total del metal se reduce aproximadamente un 10 %. Si la compresión es demasiado fuerte, las hebras del alambre se deforman y destruyen, y si no es lo suficientemente fuerte, el alambre puede salirse del manguito.

Curiosamente, la conductividad eléctrica máxima se alcanza con una compresión de aproximadamente el 30 %, pero a esta presión la resistencia mecánica de los materiales se reduce significativamente. Por lo tanto, el engarce óptimo se basa en un equilibrio entre los requisitos eléctricos y las características mecánicas.

Para la mayoría de los conectores, la relación de compresión óptima se encuentra entre el 10 % y el 20 % de la sección transversal original. Esto proporciona un equilibrio entre la resistencia de la conexión y su conductividad eléctrica.

Tipos de manguitos de engarce

Seleccionar el tipo de manguito adecuado es un paso crucial en el proceso de engarce. El material del manguito debe coincidir con el de los conductores que se van a conectar; de lo contrario, existe riesgo de corrosión electroquímica.

Mangas de cobre

Los manguitos de cobre (GM) se utilizan exclusivamente para conectar cables de cobre. Están fabricados con cobre refinado grado M1 (según la norma DIN) o cobre eléctrico grado M2 (según la norma GOST).

Estos cartuchos no tienen recubrimiento protector, por lo que se recomiendan para su uso en condiciones no agresivas. Si no se respeta esta norma, el cartucho se oxida rápidamente y pierde sus propiedades.

Manguitos de cobre estañado

Los manguitos de cobre estañado (GML) están diseñados para conectar cables de cobre utilizados en condiciones de alta humedad o entornos agresivos. Están recubiertos con una composición especial de estaño y bismuto que protege el cobre de la corrosión.

Estos manguitos no son en absoluto adecuados para engarzar cables de aluminio debido al riesgo de formación de pares electroquímicos, lo que provoca una mayor corrosión.

Mangas de aluminio

Los manguitos de aluminio (GA) están fabricados con aluminio eléctrico grado AD1M y están diseñados exclusivamente para conectar cables de aluminio. Al trabajar con ellos, se requiere especial atención: lubricación y limpieza periódicas de las superficies de contacto.

Los terminales tubulares se utilizan para terminar núcleos de aluminio con una sección transversal de 16 a 240 mm² de cables con una tensión de hasta 2 kV y cables con una tensión de hasta 35 kV, y los terminales de anillo (pistones) se utilizan para núcleos con una sección transversal de 2,5 mm² de cables con una tensión de hasta 2 kV y cables con una tensión de hasta 1 kV.

Mangas combinadas

Los manguitos combinados (aluminio-cobre) (GAM) están diseñados específicamente para conectar conductores diferentes, de cobre con aluminio. Estos manguitos tienen un diseño único: una mitad es de aluminio y la otra de cobre.

Ambas piezas están conectadas mediante soldadura por fricción, lo que elimina el contacto directo entre metales diferentes y previene la corrosión electroquímica. Un limitador especial se encuentra en los puntos de conexión, lo que evita el contacto entre cables diferentes.

Mangas aislantes

Los manguitos aislantes para crimpar cables se suministran con aislamiento protector integrado en los puntos de contacto. La capa aislante suele estar hecha de polímeros de alta resistencia. Estos manguitos simplifican considerablemente la instalación, ya que no se requiere aislamiento adicional en el punto de conexión después del crimpeado.

Herramientas de crimpado

La calidad del crimpado depende directamente de la elección correcta de la herramienta. El mercado actual ofrece una amplia gama de dispositivos para este fin, que difieren en su principio de funcionamiento y características técnicas.

Alicates de prensa mecánica

Las herramientas de engarce mecánicas, como las crimpadoras y las tenazas de prensado, se caracterizan por un diseño sencillo y fiable. No requieren mantenimiento especial y son relativamente económicas.

Aunque las herramientas mecánicas son menos productivas en comparación con otros tipos, para pequeños volúmenes de trabajo y engarce de puntas de sección transversal pequeña (de 1,5 a 10 mm²), una prensa mecánica compacta es muy conveniente y efectiva.

El principio de prensado en cuña se implementa con mayor frecuencia en alicates de prensado mecánicos. Este método se considera una alternativa fiable a la soldadura, especialmente al instalar cables con conductores monofilares.

Prensas hidráulicas

La herramienta hidráulica multiplica la fuerza de las manos mediante un sistema hidráulico. Estos dispositivos son capaces de generar una fuerza de compresión de 5 a 100 toneladas, lo que permite trabajar con cables de gran sección transversal.

Las prensas hidráulicas se utilizan con mayor frecuencia para el crimpado hexagonal, la técnica más popular para instalar manguitos y puntas de cables. El perfil hexagonal de las matrices garantiza un crimpado uniforme del vástago de la punta en todo el perímetro, máxima superficie de contacto y un alto grado de sellado.

herramientas electrohidráulicas

La herramienta electrohidráulica está equipada con un motor con una placa de control electrónica y baterías. Estos dispositivos facilitan y agilizan considerablemente el proceso de crimpado.

Las principales ventajas de las prensas electrohidráulicas son su tamaño compacto y peso ligero en comparación con los modelos hidráulicos convencionales. Esto es especialmente importante al realizar grandes volúmenes de trabajo o al instalarlas en lugares de difícil acceso.

Engarce mediante energía explosiva

El engarce mediante energía explosiva es un método especializado que se utiliza principalmente en la construcción de líneas de transmisión eléctrica. Esta tecnología se emplea para engarzar abrazaderas de conexión, de bucle, de tensión, de derivación y de reparación al conectar cables de acero y aluminio de gran sección (CA 240 - CA 500).

Este método utiliza abrazaderas estándar (p. ej., abrazaderas de tensión tipo HAC o abrazaderas de conexión tipo SAC), pretratadas mediante procesamiento mecánico. La carga explosiva se ubica en el cuerpo de la abrazadera y se utiliza una capa protectora de película de polietileno o caucho para proteger la superficie del conector.

La calidad del engarce de abrazaderas mediante energía explosiva supera los resultados obtenidos utilizando equipos de prensado tradicionales.

Tecnología para realizar pruebas de presión

El engarce correcto es una secuencia de acciones específicas, cada una de las cuales es fundamental para obtener una conexión confiable.

Preparando los cables

El primer paso es preparar los cables. Es necesario retirar el aislamiento del extremo del cable a una longitud que coincida con el tamaño de la funda. A continuación, se limpian cuidadosamente los extremos de los cables hasta obtener un brillo metálico para eliminar la película de óxido, que puede perjudicar el contacto eléctrico.

La limpieza se puede realizar con cepillos para cinta adhesiva, papel de lija o herramientas especiales. Después de la limpieza, se limpian los cables con un trapo empapado en gasolina para eliminar cualquier resto de suciedad y manchas de grasa.

Antes de engarzar, se recomienda recubrir los extremos pelados de los cables con pasta de cuarzo y vaselina para evitar la oxidación y mejorar el contacto.

Seleccionar una manga

La elección del manguito adecuado depende del material de los conductores a conectar, su sección transversal y las condiciones de operación. Es fundamental que el manguito sea del mismo material que los conductores a conectar, o que sea de materiales combinados al conectar metales diferentes.

El tamaño del manguito debe coincidir exactamente con la sección transversal de los cables que se van a conectar. Si el manguito es demasiado grande, la conexión no será fiable; si es demasiado pequeño, los cables podrían dañarse durante el crimpado.

Antes de usar, es necesario verificar la presencia y la calidad de la grasa de fábrica en los manguitos y las puntas. Si la grasa de fábrica no está presente o está deteriorada, los manguitos se limpian con un cepillo metálico y se lubrican con una capa de vaselina de zinc u otra pasta adecuada.

El proceso de engarce

Tras preparar los cables y seleccionar la funda, los extremos pelados se insertan en la funda con la máxima firmeza posible para evitar espacios vacíos. Al conectar varios conductores de la misma sección, los posibles espacios vacíos se pueden rellenar con trozos adicionales del mismo cable.

Al conectar dos cables con un manguito, es necesario que los núcleos se toquen en el centro del manguito. Al terminar un cable con una punta, el núcleo se inserta hasta el tope.

A continuación, se engarza el manguito con unas tenazas de engarce u otra herramienta especializada. El engarce debe realizarse al menos en dos o tres puntos, girando las tenazas 90 grados en cada nuevo engarce para asegurar una deformación uniforme.

El espesor residual del manguito en el punto de prensado debe cumplir con los valores estándar. Si la profundidad de prensado es insuficiente, se debe repetir el prensado, tras comprobar que la matriz y el punzón estén correctamente seleccionados.

Aislamiento de conexión

Tras un engarce exitoso, es necesario aislar el punto de conexión. Para ello, se pueden utilizar diversos materiales: tubos termorretráctiles (termorretráctiles), cinta aislante o tapones aislantes especiales.

El termorretráctil se considera el método de aislamiento más fiable, ya que proporciona un alto grado de protección de las conexiones. Al utilizar cinta aislante, esta se enrolla con una superposición del 50 % en tres capas, y se recomienda recubrir cada capa con barniz resistente a la humedad.

Para mayor protección se pueden colocar pequeños trozos de cinta aislante, también recubiertos con barniz resistente a la humedad, en las depresiones.

Métodos de engarce

Existen varios métodos de engarce, cada uno de los cuales tiene sus propias características y áreas de aplicación.

Engarce mediante método de prensado local

Al presionar localmente con los dientes del punzón en uno o más puntos, se genera una presión considerable, lo que crea un contacto eléctrico puntual. Este método se utiliza ampliamente al trabajar con alicates de prensado mecánicos.

La ventaja de este método es su simplicidad de ejecución y la posibilidad de trabajar con una herramienta compacta. Sin embargo, el contacto no se crea en toda el área de la conexión, lo que puede reducir su fiabilidad bajo cargas elevadas.

Engarce mediante engarce continuo

En el engarce continuo, la presión se distribuye uniformemente por toda el área de contacto. Este método se utiliza con mayor frecuencia con herramientas hidráulicas y proporciona una distribución más uniforme de la carga.

Este método proporciona una alta estabilidad del contacto eléctrico y resistencia mecánica de la conexión. Es especialmente eficaz al trabajar con cables de gran sección transversal y en condiciones de carga variables.

Crimpeado con crimpeado combinado

La compresión combinada combina las ventajas de ambos métodos. Con este método, primero se crea una compresión continua en toda el área de contacto y, posteriormente, se forman zonas de alta presión en los puntos de presión de los dientes del punzón.

El resultado es una combinación óptima de conductividad eléctrica y resistencia mecánica de la conexión. Este método se recomienda especialmente para conexiones críticas en circuitos de potencia con altas cargas de corriente.

Ventajas y desventajas del crimpeado

La tecnología de engarce de cables con manguitos presenta una serie de ventajas significativas, pero también se caracteriza por algunas limitaciones que deben tenerse en cuenta al elegir el método de conexión.

Ventajas del crimpeado

La principal ventaja del crimpado es la alta resistencia mecánica y la fiabilidad del contacto creado. Una conexión correctamente ejecutada puede soportar cargas mecánicas significativas sin perder conductividad eléctrica.

La conexión prensada es resistente a vibraciones, impactos y cambios de temperatura, lo que la hace ideal para condiciones con cargas variables. Esto es especialmente importante al instalar líneas eléctricas y circuitos de alimentación para equipos potentes.

La fiabilidad eléctrica es otra ventaja importante. Los manguitos correctamente prensados ​​proporcionan una conexión eléctrica estable con mínima resistencia de transición. Esto reduce la generación de calor en el punto de contacto y aumenta la eficiencia general del sistema eléctrico.

Una ventaja adicional es la posibilidad de conectar conductores de diferentes metales (aluminio y cobre) mediante manguitos combinados especiales. Esto supone una gran ventaja, dado que la conexión directa de estos metales provoca corrosión electroquímica activa.

También es importante que el engarce cumpla totalmente con los requisitos de los documentos reglamentarios (PUE) y sea reconocido como uno de los métodos más confiables para conectar cables.

Desventajas del crimpeado

La principal desventaja del crimpado es la inseparabilidad de la conexión creada. Si se comete un error durante la instalación, la única solución es cortar el manguito y volver a realizar la conexión. Por lo tanto, durante la instalación, es necesario dejar suficiente cable.

Otra limitación es la necesidad de utilizar una herramienta especial para un crimpado de alta calidad. Intentar crimpar con herramientas no diseñadas para este fin (por ejemplo, alicates) puede provocar una conexión deficiente y una situación de emergencia.

Además, se requieren ciertas habilidades y conocimientos de la tecnología para realizar el engarce correctamente. Los instaladores sin experiencia pueden cometer errores que reducen la fiabilidad de la conexión, incluso utilizando la herramienta adecuada.

Áreas de aplicación

El crimpeado de cables con manguitos se utiliza en muchas áreas donde es necesario crear una conexión eléctrica confiable.

En el cableado doméstico, el crimpeado se usa ampliamente al conectar cables en cajas de conexiones, especialmente si fluirá una corriente significativa a través de la conexión, como en el caso de una placa de cocina o un bloque de enchufes.

En ingeniería eléctrica industrial, el crimpado es un método estándar para conectar cables de alimentación. La fiabilidad y durabilidad de estas conexiones son cruciales para el funcionamiento continuo de los equipos de producción.

El sector energético utiliza activamente el crimpado a nivel industrial. Todas las conexiones de barras colectoras (bucles) en líneas eléctricas de alta tensión y equipos de subestaciones se realizan mediante este método. Para ello, se utilizan prensas especiales, ya que el crimpado manual resulta imposible para procesar cables de gran sección (por ejemplo, 180 mm²).

El crimpado también se utiliza activamente en la instalación de redes eléctricas externas, especialmente en cajas de distribución instaladas en exteriores. No se recomienda el uso de terminales de otros tipos debido a la posibilidad de condensación de humedad y posterior corrosión.

Además, el método de engarce se utiliza al instalar cajas de distribución en lugares inaccesibles para la inspección y el control periódicos. La inseparabilidad y fiabilidad de las conexiones engarzadas garantiza su funcionamiento a largo plazo sin necesidad de mantenimiento.

Normas y requisitos reglamentarios

El engarce de cables con manguitos está regulado por diversos documentos normativos que establecen requisitos para los materiales, el diseño de los manguitos, la tecnología de engarce y el control de calidad de las conexiones.

Las Reglas de instalación eléctrica (EIR) reconocen el engarce como uno de los métodos aceptables para conectar cables, junto con la soldadura, la soldadura autógena y la sujeción.

GOST 23469.0-81 "Manguitos para cables. Especificaciones generales" establece requisitos para manguitos para cables de versiones climáticas U, T, UHL (HL), destinados a la conexión y ramificación mediante soldadura o engarce de hilos y cables para tensión de hasta 10 kV con núcleos de cobre con una sección transversal de 0,35 a 300 mm² y con núcleos de aluminio con una sección transversal de 2,5 a 300 mm².

Según las normas, los manguitos se dividen por diseño en cerrados con relleno unilateral y bilateral, así como abiertos para conectar cables y alambres con torsión previa de los núcleos.

Para el engarce de cables mediante energía explosiva se utilizan normas especiales, por ejemplo, VSN 34.71.1-83, que determinan la tecnología para preparar y ejecutar el trabajo.

Los códigos y reglamentos de construcción indican que para la terminación de núcleos de cables y alambres de aluminio, se deben utilizar terminales tubulares de ciertos tamaños dependiendo de la sección transversal de los núcleos y el voltaje nominal.

Errores comunes y cómo evitarlos

Al realizar el engarce, a menudo se encuentran errores típicos que pueden reducir significativamente la calidad y la confiabilidad de la conexión.

Uno de los errores más comunes es la elección incorrecta del manguito. Usar un manguito de un metal distinto al de los conductores que se conectan provoca corrosión electroquímica. Por ejemplo, un núcleo de cobre no se puede engarzar con un manguito de aluminio y viceversa, ya que ambos metales comenzarán a corroerse debido a la formación de un par galvánico.

Otro error común es pelar los cables de forma insuficiente antes de crimparlos. La película de óxido en la superficie metálica impide la formación de un contacto eléctrico de alta calidad. Por lo tanto, los cables deben pelarse completamente hasta obtener un brillo metálico.

La selección incorrecta de herramientas también suele ser la causa de un engarce deficiente. El uso de alicates u otras herramientas no diseñadas para este fin puede provocar un engarce desigual del manguito y una situación de emergencia.

Otro error es la fuerza insuficiente o excesiva durante el engarce. Si la fuerza es insuficiente, la conexión no es mecánicamente fiable; si es excesiva, los conductores pueden dañarse y la conductividad eléctrica puede disminuir.

Muchos instaladores ignoran la regla del crimpado multipunto con rotación de la herramienta. El crimpado debe realizarse al menos en dos o tres puntos, y en cada nuevo crimpado, los alicates se giran 90 grados para asegurar una deformación uniforme del manguito.

Para evitar errores, se recomienda seguir estrictamente la tecnología de engarce, utilizar solo herramientas especializadas, seleccionar correctamente las mangas por material y tamaño y preparar cuidadosamente los cables antes de conectarlos.

Comparación con otros métodos de conexión de cables

Además del crimpeado, existen otros métodos de conectar cables, cada uno con sus propias ventajas y desventajas.

La soldadura es comparable en fiabilidad al engarce y, además, crea una conexión permanente. Sin embargo, es mucho más difícil de realizar y requiere equipo especial y montadores altamente cualificados. Además, la soldadura requiere acceso a la red eléctrica, lo cual no siempre es posible en campo.

La soldadura tiene una resistencia mecánica significativamente inferior al crimpeado y se utiliza principalmente para líneas de baja corriente. En circuitos de potencia, al sobrecargarse o cortocircuitarse, la soldadura puede fundirse, lo que puede dañar la conexión. Además, al organizar dicha conexión, es necesario tener en cuenta las posibles cargas mecánicas, tal como exigen las normas PUE.

Las bornas tipo WAGO ofrecen una conexión desmontable, lo cual resulta práctico al modificar el cableado eléctrico. Sin embargo, ocupan mucho espacio en las cajas de distribución y, con el tiempo, la calidad del contacto eléctrico puede deteriorarse debido al debilitamiento del mecanismo de resorte.

Las abrazaderas aislantes de conexión (SIZ) también crean una conexión permanente y cumplen su función eficazmente. Su ventaja es su fácil instalación sin herramientas especiales. Sin embargo, las SIZ suelen ser más caras que los manguitos y su capacidad está limitada por la sección transversal máxima de los cables que se conectan.

La torsión de cables, aunque es el método de conexión más sencillo, está estrictamente prohibida en el cableado eléctrico. Al torcerlos, el contacto eléctrico se deteriora rápidamente debido a la oxidación, lo que aumenta la generación de calor y puede provocar un incendio.

Perspectivas de desarrollo de la tecnología

La tecnología de engarce de cables se mejora constantemente; están surgiendo nuevos materiales, herramientas y métodos que mejoran la calidad y la confiabilidad de las conexiones.

Una de las áreas de desarrollo es la creación de manguitos con propiedades anticorrosivas mejoradas, capaces de operar en condiciones extremas: alta humedad, cambios de temperatura, exposición a ambientes agresivos.

También se están mejorando las herramientas de crimpado. Las prensas electrohidráulicas modernas están equipadas con sistemas electrónicos para controlar la fuerza de crimpado, lo que permite la selección automática de los parámetros óptimos para diversos tipos de conexiones y elimina el factor humano.

Están surgiendo manguitos combinados con un diseño mejorado que proporcionan una conexión más confiable de metales diferentes sin el riesgo de corrosión electroquímica.

También se están desarrollando tecnologías para el control de calidad del engarce. Se están desarrollando dispositivos portátiles para ensayos no destructivos que permiten evaluar la calidad de la conexión sin dañarla, lo cual es especialmente importante al instalar circuitos eléctricos críticos.

Otra dirección prometedora es la creación de sistemas de engarce “inteligentes” capaces de seleccionar automáticamente los parámetros de engarce óptimos dependiendo del tipo de conductores a conectar, las condiciones de operación y las características de conexión requeridas.

El crimpado de cables con manguitos sigue siendo uno de los métodos más fiables y eficaces para crear conexiones eléctricas. Su amplia gama de aplicaciones, desde cableado doméstico hasta líneas eléctricas de alta tensión, demuestra la versatilidad y eficiencia de esta tecnología.

Las principales ventajas de este método (alta resistencia mecánica, contacto eléctrico confiable y resistencia a influencias externas) hacen que el engarce sea la opción preferida para crear conexiones críticas, especialmente en circuitos de potencia con altas cargas de corriente.

A pesar de la necesidad de herramientas especiales y ciertas habilidades, la simplicidad de la tecnología y la disponibilidad de materiales garantizan el uso generalizado del crimpeado tanto en instalaciones eléctricas profesionales como al realizar trabajos eléctricos domésticos.