¿Con virola o sin virola?

Recientemente publicamos sobre un espectacular incendio en una impresora 3D que afortunadamente fue atrapado y extinguido antes de extenderse a la casa del hacker o herir a su familia. Al analizar los restos de la impresora, el pirata informático determinó que el incendio se produjo cuando un tornillo sin cabeza suelto dejó caer el cartucho del calentador de la extrusora y tocó la cubierta del ventilador ABS. Funcionó a toda máquina y prendió fuego a las cosas.

Varios de nosotros tenemos impresoras 3D similares, por lo que los comentarios de 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 con muchos kits de impresoras 3D de bricolaje, y una de las razones es que simplemente atascar un cable trenzado grueso en un terminal de tornillo y esperar lo mejor puede resultar en una mayor resistencia. , y calor, en la junta. En tales situaciones, lo absolutamente correcto es engarzar una férula. Así que hablemos de eso.

Entonces, ¿qué es una férula de todos modos? 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 aplicados 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 de acero. Pero en el mundo del cableado eléctrico, las férulas tienen una definición más específica y propósitos muy diferentes que las férulas utilizadas para aplicaciones puramente mecánicas.

Una férula de 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 las férulas están hechas de cobre, que generalmente está chapado con estaño. La férula está dimensionada para un calibre específico de alambre, tanto en términos de su diámetro como de su longitud. Sin embargo, una férula no es solo un cilindro simple: tiene un labio o una llamarada formada en un extremo que sirve para recolectar y consolidar los hilos individuales del cable a medida que se insertan en la férula.

El ensanchamiento en la mayoría de las férulas no es evidente de inmediato porque generalmente está encerrado en un manguito de entrada de cable de plástico cónico. Este manguito actúa como una transición entre el aislamiento del cable y la férula misma, y ​​también sirve para acorralar todos esos hilos sueltos en el lumen de la férula. A diferencia de las conexiones de crimpado más tradicionales, la funda de plástico de una férula no se comprime durante la instalación. Permanece intacto alrededor del aislamiento y proporciona cierta medida de alivio de la tensión después de la instalación al alejar el radio de curvatura del cable del extremo del aislamiento. La mayoría de las fundas de férulas están codificadas por color para el tamaño del cable en el estándar DIN 46228, que de manera confusa tiene dos códigos diferentes, francés y alemán, para la misma área de sección transversal en milímetros cuadrados.

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

Para comprender el principio, recorte un pequeño trozo de cable trenzado aislado de cualquier calibre. El cable trenzado es flexible, lo cual es una de las razones por las que se usa en lugar del cable sólido en aplicaciones móviles y donde pueden ocurrir vibraciones. Pero sigue siendo algo rígido gracias en parte al aislamiento, que envuelve los hilos del conductor, los mantiene a todos en contacto íntimo 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. Retire más aislamiento y los hilos se separan cada vez más. Quítese todo el aislamiento y el conductor perderá toda su integridad estructural, cayendo en hebras individuales.

Este es el problema esencial que resuelven las férulas: mantienen la estrecha asociación de los hilos en el conductor después de pelar el cable y permiten que la conexión conduzca toda su corriente nominal. Sin férulas, 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 la terminal. La resistencia de dichas terminaciones es mucho mayor que la de las conexiones con casquillos adecuados.Weidmüller Interface GmbH & Compañía KG

Sin embargo, hay más en una conexión con casquillo que una resistencia reducida. Al igual que otras conexiones engarzadas, los hilos dentro de una férula correctamente aplicada se someten a una enorme presión, en el proceso se estiran axialmente y se deforman radialmente. La acción de estiramiento tiende a interrumpir y desplazar la oxidación superficial de las hebras, mientras que la compresión radial tiende a eliminar los espacios de aire entre las hebras. Estos tienden a hacer que la conexión engarzada resista mejor la oxidación que el cable sin engarzar, lo que aumenta la longevidad de la conexión.

Entonces, ¿son las férulas el camino a seguir para el jugador doméstico? En general, diría que sí. Las férulas tienen ventajas obvias sobre el cable trenzado simple, y en aplicaciones de alta corriente, insistiría en usarlas con terminales de tornillo o en cualquier lugar donde el alivio de tensión en el blindaje sea útil. 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. No está exento de costos equiparse con férulas, por supuesto, pero a $ 30 por un kit con una variedad de férulas y una herramienta de crimpado de trinquete adecuada, no está tan mal.

Gracias a [NobodyInParticular] por sugerir esta historia.

[Imágenes destacadas: KNIPEX, Ferrules Direct]