¿Ferrular o no virular?

Recientemente publicamos sobre un espectacular incendio en una impresora 3D que afortunadamente fue capturado y extinguido antes de extenderse a la casa del hacker o herir a su familia. Al analizar los restos de la impresora, el hacker determinó que el incendio se produjo cuando un tornillo prisionero flojo dejó que el cartucho calentador del extrusor se cayera y tocara la cubierta del ventilador de ABS. Funcionó a toda velocidad y prendió fuego a las cosas.

Varios de nosotros tenemos impresoras 3D similares, por lo que los comentarios para este artículo fueron comprensiblemente animados, pero un comentario se destacó al enumerar una serie de mejores prácticas para el cableado, incluido el uso de casquillos. En particular, muchas impresoras 3D conectan la cama caliente, que consume mucha corriente, con terminales de tornillo a la placa base. Si bien no es la causa del incendio en la publicación original, los bloques de terminales derretidos son una queja común en muchos kits de impresoras 3D de bricolaje, y una de las razones es que simplemente insertar un cable trenzado grueso en un terminal de tornillo y esperar lo mejor puede resultar en una mayor resistencia. y calor en la articulación. En tales situaciones, lo absolutamente correcto es engarzar una férula. Así que hablemos de eso.

Entonces, ¿qué es una férula? En general, cualquier tipo de banda o abrazadera que se utiliza para sujetar, reforzar o asegurar objetos entre sí. Esa es una definición amplia que cubre todo, desde los herretes que se aplican a los extremos de los cordones de los zapatos para evitar que se deshagan hasta las resistentes abrazaderas de metal que se usan para conectar los cables entre sí. Pero en el mundo del cableado eléctrico, los casquillos tienen una definición más específica y propósitos muy diferentes a los utilizados para aplicaciones puramente mecánicas.

Un casquillo para cableado eléctrico es un tubo de metal blando que se engarza en el extremo de un cable trenzado para mejorar las características de conexión del cable. La mayoría de los casquillos están hechos de cobre, que normalmente está recubierto de estaño. La virola está dimensionada para un calibre de cable específico, tanto en términos de diámetro como de longitud. Sin embargo, un casquillo no es sólo un simple cilindro: tiene un labio o ensanchamiento formado en un extremo que sirve para recoger y consolidar los hilos individuales del cable a medida que se insertan en el casquillo.

El ensanchamiento en la mayoría de los casquillos no es evidente de inmediato porque generalmente está encerrado en una funda de entrada de cable de plástico cónica. Este manguito actúa como una transición entre el aislamiento del cable y el propio casquillo, y también sirve para acorralar todos esos hilos sueltos dentro del lumen del casquillo. A diferencia de las conexiones engarzadas más tradicionales, el manguito de plástico de un casquillo no se comprime durante la instalación. Permanece intacto alrededor del aislamiento y proporciona cierta protección contra tirones después de la instalación al alejar el radio de curvatura del cable del extremo del aislamiento. La mayoría de los manguitos de casquillo están codificados por colores para el tamaño del cable en la norma DIN 46228, que tiene confusamente dos códigos diferentes, francés y alemán, para la misma área de sección transversal en milímetros cuadrados.

Si parece que las férulas son más una cosa europea que americana, es por una buena razón. Para obtener la certificación CE, los equipos eléctricos deben terminar el cable trenzado ingresando a un terminal de tornillo o resorte con casquillos. No existe tal regulación en los EE. UU., por lo que no es común ver que se utilicen casquillos en equipos estadounidenses. Pero los casquillos tienen ventajas específicas que son difíciles de negar, y su adopción parece estar extendiéndose porque tienen buen sentido desde el punto de vista técnico.

Para comprender el principio, corte un pequeño trozo de cable trenzado aislado de cualquier calibre. El cable trenzado es flexible, que es una de las razones por las que se utiliza en lugar del cable sólido en aplicaciones móviles y donde pueden producirse vibraciones. Pero sigue siendo algo rígido gracias en parte al aislamiento, que envuelve los hilos del conductor, los mantiene a todos en íntimo contacto y mantiene la torsión o disposición de los hilos separados. Ahora quita un poco de aislamiento de un extremo. Notarás que en la mayoría de los casos, la disposición de los hilos se altera al menos parcialmente: se desenroscan un poco. Quite más aislamiento y los hilos se separarán cada vez más. Retire todo el aislamiento y el conductor perderá toda integridad estructural y caerá en hilos individuales.

Este es el problema esencial que resuelven los casquillos: mantienen la estrecha asociación de los hilos en el conductor después de pelar el cable y permiten que la conexión conduzca su corriente nominal completa. Sin casquillos, los cables trenzados pelados comprimidos en terminales de tornillo tienden a separarse, lo que reduce la cantidad de hilos individuales que están en contacto firme con el terminal. La resistencia de tales terminaciones es mucho mayor que la de las conexiones con casquillos adecuados. Weidmüller Interface GmbH & Compañía KG

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Sin embargo, una conexión con casquillo implica mucho más que una resistencia reducida. Al igual que otras conexiones engarzadas, los hilos dentro de una férula aplicada correctamente sufren una presión tremenda, en el proceso se estiran axialmente y se deforman radialmente. La acción de estiramiento tiende a alterar y desplazar la oxidación superficial de los hilos, mientras que la compresión radial tiende a eliminar los espacios de aire entre los hilos. Estos tienden a hacer que la conexión engarzada resista mejor la oxidación que el cable no engarzado, lo que aumenta la longevidad de la conexión.

Entonces, ¿son los casquillos el camino a seguir para el jugador local? En general yo diría que sí. Los casquillos tienen ventajas obvias sobre los cables trenzados simples y, en aplicaciones de alta corriente, insistiría en usarlos con terminales de tornillo o en cualquier lugar donde sea útil el alivio de tensión en el blindaje. Además, le dan un aspecto limpio y profesional a un proyecto, por lo que incluso si la aplicación no es crítica, tiendo a incluirlos en mis conexiones de cables trenzados. Por supuesto, no deja de costar herramientas para los casquillos, pero a $ 30 por un kit con una variedad de casquillos y una herramienta de engarzado con trinquete adecuada, no está tan mal.

Gracias a [NobodyInParticular] por sugerir esta historia.

[Imágenes destacadas: KNIPEX, Ferrules Direct]