Cuando se especifica una terminación de cable para una instalación nueva, la elección entre un terminal bimetálico y un terminal de cobre no siempre es obvio. Ambos productos tienen un aspecto similar en la superficie, ambos sirven para conectar un cable a un punto terminal y ambos están disponibles en estilos mecánico y de compresión. Pero el material conductor que atraviesa el conducto lo determina todo. Utilice el tipo de terminal incorrecto y no estará simplemente haciendo una elección subóptima. Estás creando una conexión que se corroerá, se sobrecalentará y eventualmente fallará.
Este artículo desglosa para qué está diseñado cada tipo de terminal, dónde radican las diferencias reales y cómo tomar la decisión correcta para su proyecto.
Terminal de prensado de cobre con terminal de cable eléctrico
¿Qué es un terminal de cobre?
A terminal de cobrees un conector de una sola pieza-hecho enteramente de cobre electrolítico, normalmente con una pureza del 99,9 % o superior. Consiste en un cilindro, donde se inserta y engarza el conductor del cable, y una palma, la lengüeta plana con uno o más orificios para pernos que se sujeta a una barra colectora, terminal de equipo o perno.
El cobre ha sido el material estándar para terminaciones eléctricas durante más de un siglo, y con razón. Ofrece conductividad eléctrica al 100% IACS (Estándar Internacional de Cobre Recocido), excelente resistencia mecánica y una resistencia natural a la oxidación de la superficie que mantiene la resistencia de contacto estable en el tiempo. Cuando trabaja con conductores de cobre conectados a equipos de cobre, un terminal de cobre es la opción sencilla,-rentable y técnicamente correcta.
Los terminales de cobre están disponibles en estilos de compresión, donde una herramienta de engarce hidráulica deforma permanentemente el cilindro alrededor del conductor, y en estilos mecánicos, donde tornillos o pernos sujetan el conductor en su lugar. Los tipos de compresión se prefieren para la mayoría de las aplicaciones de energía porque la junta-formada en frío elimina los espacios de aire, minimiza la resistencia de contacto y resiste bien las vibraciones y los ciclos térmicos. Los tipos mecánicos se utilizan cuando se requiere acceso para mantenimiento periódico.
Los tamaños estándar varían desde conductores pequeños de 10 mm² o menos hasta secciones transversales-muy grandes que superan los 1000 mm², y abarcan todo, desde circuitos derivados residenciales hasta distribución de energía-a escala de servicios públicos. El estañado-a menudo se aplica a la palma de la mano para mejorar la calidad del contacto contra las barras colectoras y agregar una capa de protección contra la corrosión en ambientes húmedos o costeros.
Terminal de cobre VICTORY
¿Qué es una terminal bimetálica?
Una terminal bimetálica, también llamadaterminal de cable bi-metálico, está construido a partir de dos metales diferentes unidos en un solo componente. El cilindro está hecho de una aleación de aluminio de alta-conductividad y la palma está hecha de cobre. Las dos secciones se fusionan mediante soldadura por fricción, un proceso de estado sólido-que une las moléculas de aluminio y cobre a nivel molecular sin utilizar soldadura ni material de relleno.
Esta estructura existe debido a un problema de ingeniería grave y específico: cuando un conductor de aluminio termina directamente en una barra colectora de cobre o en un terminal de equipo de cobre utilizando una terminal estándar-totalmente de cobre, los dos metales diferentes hacen contacto dentro del cilindro. En presencia de humedad o incluso humedad ambiental, comienza una reacción electroquímica llamada corrosión galvánica. El aluminio actúa como ánodo en esta reacción y se corroe preferentemente. Con el tiempo, la capa de corrosión aumenta la resistencia eléctrica en la junta, lo que genera calor, lo que acelera aún más la corrosión, lo que genera más calor. El resultado final es una fuga térmica, una conexión derretida o quemada y, en casos graves, un incendio.
El terminal bimetálico soluciona este problema garantizando que cada metal sólo entre en contacto con los de su propia especie. El conductor de aluminio entra en el cilindro de aluminio. El cilindro de aluminio, después de la interfaz soldada por fricción-, pasa a la palma de cobre. La palma de cobre se atornilla a la barra colectora de cobre. La costura soldada por fricción-entre los dos metales está sellada en fábrica, evitando que la humedad llegue a la interfaz Al-Cu. La reacción galvánica nunca comienza porque nunca se cumplen las condiciones de activación.
La soldadura por fricción en sí no es un punto débil. Durante las pruebas de tracción de fabricación, el conductor del cable normalmente se fractura antes que la soldadura. La resistencia de contacto a través de la soldadura suele ser inferior a 10 µΩ, dentro de los límites establecidos por IEC 61238-1 y UL 486A-486B. Eléctrica y mecánicamente, un terminal bimetálico fabricado correctamente funciona a la par de un terminal de cobre sólido para las aplicaciones para las que está diseñado.
Terminal de cable bi-metálico VICTORY
La diferencia principal: se trata del conductor, no de la terminal
Lo más importante que debe comprender acerca de esta comparación es que no está eligiendo entre dos niveles de calidad que compiten. Está haciendo coincidir un método de terminación con un material conductor.
Los terminales de cobre están diseñados para conductores de cobre. Los terminales bimetálicos están diseñados para conductores de aluminio que terminan en equipos de cobre. Estos son dos problemas diferentes con dos soluciones de ingeniería.
Si coloca un terminal de cobre en un conductor de aluminio, el contacto metálico diferente dentro del cilindro comienza inmediatamente la corrosión galvánica. Si coloca un terminal de aluminio en un conductor de aluminio y luego atornilla la palma de aluminio a una barra colectora de cobre, el mismo problema de corrosión se traslada a la interfaz palma-a-barra colectora. Una orejeta bimetálica elimina ambos puntos de falla por diseño.
| Terminal de cobre | Terminal bimetálico | |
|---|---|---|
| Material conductor | Cobre | Aluminio |
| Terminal / Barra colectora | Cobre | Cobre |
| Material del barril | Cobre (99,9%) | aleación de aluminio |
| Material de la palma | Cobre | Cobre |
| Riesgo galvánico | Ninguno (mismo metal en todas partes) | Controlado (interfaz-soldada por fricción,-sellada de fábrica) |
| Conductividad | 100% SIGC | ~60% barril IACS, ~97% palma IACS |
| Costo unitario | Más bajo | Más alto |
| Costo del sistema | Mismo | Un recorrido inferior al del cable de cobre completo |
| Estándares | CEI 61238-1, UL 486A-486B | IEC 61238-1, DIN 46329, UL 486A-486B |
Cuando cada tipo de orejeta es la elección correcta
Utilice un terminal de cobre cuando:
Tu conductor es cobre. Punto final. Si va a tender un cable de cobre y terminarlo en un equipo de cobre, no existe ninguna razón de ingeniería para utilizar un terminal bimetálico. Las conexiones de cobre-a-cobre son metalúrgicamente estables y un terminal de cobre estándar con un engarzado adecuado ofrece una unión de baja-resistencia y larga-a un menor costo por unidad.
Las aplicaciones comunes incluyen terminaciones de circuitos derivados residenciales y comerciales, cableado de paneles de control, terminaciones de motores, conexiones secundarias de transformadores en sistemas de cables de cobre y cualquier instalación donde el material conductor sea cobre en su totalidad.
Utilice un terminal bimetálico cuando:
Su conductor es de aluminio y su equipo tiene terminales de cobre, barras colectoras de cobre o puntos de contacto de cobre. Esta es la condición que hace que las orejetas bimetálicas no sólo sean preferibles sino obligatorias para una instalación segura y duradera.
El cable de aluminio se utiliza ampliamente cuando el peso y el coste del material son factores importantes. Pesa aproximadamente un-tercio más que el cobre para la misma capacidad actual y cuesta considerablemente menos por unidad de longitud. Estas ventajas hacen del aluminio la opción dominante para alimentadores de distribución de servicios públicos, grandes tuberías de edificios comerciales, tramos de distribución de energía industrial, cables de alimentación de parques solares y líneas aéreas de transmisión. Sin embargo, la mayoría de los equipos de conmutación, disyuntores, barras colectoras, transformadores y paneles se fabrican con terminales de cobre. El terminal bimetálico es la solución estándar para salvar este espacio de material de forma segura y fiable.
Las aplicaciones específicas en las que las terminales bimetálicas son la opción de ingeniería estándar incluyen: terminaciones de alimentadores principales en equipos de conmutación de baja tensión donde el cable de aluminio se conecta a barras colectoras de cobre, terminaciones secundarias de transformadores, terminaciones de cables de media-tensión en subestaciones, cajas de combinación solar y conexiones de inversores en instalaciones fotovoltaicas, y transiciones de cajas de conexiones de cables de construcción de aluminio a equipos de cobre.
Una nota sobre la expansión térmica
Un factor que a menudo se subestima en esta comparación es el comportamiento de dilatación térmica de ambos metales. El aluminio se expande y contrae a un ritmo mayor que el cobre bajo ciclos de carga. Después de muchos años de funcionamiento, una junta de compresión directa de aluminio-a-cobre sin una interfaz bimetálica puede aflojarse a medida que los dos materiales ciclan a velocidades ligeramente diferentes. Una junta floja significa mayor resistencia y una mayor resistencia significa calor. Los terminales bimetálicos están diseñados teniendo esto en cuenta. El cilindro de aluminio permite que el conductor se mueva con su expansión natural, mientras que la palma de cobre mantiene una conexión estable y de alto-área de contacto-con la barra colectora de cobre.
Este beneficio de gestión térmica es parte de la razón por la que las terminales bimetálicas continúan manteniendo sus conexiones firmemente durante décadas de servicio en entornos de distribución de energía, mientras que las uniones metálicas{0}}diferentes directas tienden a degradarse.
Selección del terminal bimetálico o de cobre adecuado para su aplicación
Ya sea que esté especificando una terminal de cobre o una terminal bimetálica, el proceso de selección involucra los mismos parámetros clave. El área de la sección transversal-del conductor, medida en mm² o AWG, determina el tamaño del cilindro. El diámetro del orificio del perno en la palma debe coincidir con el tamaño del perno o del perno de la barra colectora, con rangos comunes de M6 a M16 para la mayoría de las aplicaciones de distribución de energía. Las palmas de un solo-orificio son estándar para la mayoría de los trabajos con paneles LV, mientras que las palmas de doble-orificio se utilizan en aplicaciones críticas o de alta-vibración donde se necesita seguridad mecánica adicional.
Para entornos con alta humedad, niebla salina o exposición a productos químicos, las superficies de palma estañadas son la opción preferida. Las instalaciones marinas, la infraestructura costera y las plantas de procesamiento de productos químicos se benefician de la barrera adicional contra la corrosión que proporciona el estañado.
Victory Electric fabrica accesorios de alimentación y hardware eléctrico desde 1998, suministrando proyectos en más de 50 países con productos certificados según ISO 9001, ISO 14001 e ISO 45001. Con más de 60.000 metros cuadrados de espacio de producción y un laboratorio de calidad e investigación y desarrollo dedicado en el sitio, Victory Electric ofrece terminales de cobre y terminales bimetálicos construidos según IEC y estándares internacionales, con soporte técnico completo desde la especificación hasta la entrega.
Para los equipos de adquisiciones e ingenieros de proyectos que trabajan con sistemas de cables de cobre y aluminio, contar con un único proveedor calificado que entienda ambos tipos de terminales y pueda hacer coincidir las especificaciones con los requisitos de la aplicación ahorra mucho tiempo. Comuníquese con Victory Electric para analizar los requisitos de su proyecto y solicitar muestras de productos u hojas de datos.