Par de apriete y fiabilidad de contacto de los pasacables de baja tensión

El par de apriete de los casquillos de alta tensión es la variable más importante para el rendimiento a largo plazo de los terminales: más que la sección transversal del conductor, determina la presión mecánica que mantiene unidas las superficies de contacto. La resistencia de contacto en una unión atornillada viene determinada por el área real de contacto metal con metal, y dicha área se amplía a medida que aumenta la fuerza de sujeción, hasta el punto en que el material comienza a ceder. Por eso, la especificación del par de apriete no es una mera formalidad de instalación; es la principal herramienta de que disponen los instaladores para influir en el rendimiento eléctrico a largo plazo de la unión, ya sea para un casquillo de baja tensión independiente o como parte de la gama más amplia de ZeeyiElec. accesorios para transformadores gama.

Presión de contacto y resistencia eléctrica

A nivel microscópico, incluso la superficie mecanizada de un terminal presenta rugosidad, y la corriente solo fluye a través de los pequeños puntos en los que ambas superficies entran realmente en contacto: los “puntos a”. Un par de apriete adecuado alisa estas asperezas y aumenta el área efectiva de contacto, reduciendo así la resistencia de contacto. La experiencia práctica en la puesta en servicio de pasamuros de baja tensión muestra sistemáticamente que las conexiones apretadas según las especificaciones presentan una resistencia de contacto en el rango de los pocos microohmios, mientras que las uniones con un par de apriete insuficiente en terminales del mismo tamaño pueden presentar valores varias veces superiores, mucho antes de que aparezca cualquier signo visible de una conexión suelta.

Un terminal de casquillo de baja tensión (LV) apretado con el par de apriete adecuado suele presentar una resistencia de contacto inferior a 50 μΩ, mientras que una unión apretada con un par inferior al especificado (60%) puede superar los 150-200 μΩ, dependiendo del acabado de la superficie y del material del terminal.

Por qué las terminales de baja tensión son más sensibles al par que las de media tensión

Los casquillos de baja tensión suelen utilizar pernos de menor diámetro —a menudo en el rango de M8 a M10— en comparación con los pernos más grandes de M12 a M16, habituales en los terminales de casquillo de media tensión. Unos pernos más pequeños implican un margen de tolerancia de par más estrecho: el mismo error absoluto de par representa una desviación porcentual mayor respecto a la fuerza de sujeción objetivo, y esto varía ligeramente según el fabricante y la serie de casquillos. Esto hace que el control preciso del par en los terminales de baja tensión tenga mayores consecuencias por cada unidad de error del instalador, aunque los valores absolutos de par implicados sean inferiores a los de los equipos de media tensión.

Para obtener una visión más amplia de cómo los requisitos de los pasacables de baja y media tensión difieren más allá del par de apriete, consulta el artículo de ZeeyiElec titulado Guía de selección entre casquillos de baja tensión y casquillos de media tensión.

[Perspectiva del experto]

• El error de par es más importante en los pernos pequeños: una desviación de 2 Nm en un perno M8 es proporcionalmente mayor que la misma desviación en un perno M12
• La resistencia de contacto, y no la estanqueidad visible, es el verdadero indicador de si la puesta en servicio ha sido satisfactoria o no.
• El hecho de que la rosca esté seca o lubricada modifica el significado de lo que se considera un par de apriete “correcto” para una misma fuerza de sujeción.

Consecuencias de un apriete insuficiente y de un apriete excesivo

Los errores de par en cualquiera de las dos direcciones producen signos de fallo distintos, y reconocer qué patrón se está desarrollando ayuda a los equipos de campo a intervenir antes de que una conexión falle durante el servicio. Ambas vías de fallo tienden a ser progresivas, más que inmediatas: un terminal de pasamuros de baja tensión apretado con un par ligeramente insuficiente puede funcionar durante meses antes de que los síntomas sean apreciables.

Vía de fallo por par insuficiente

Una conexión con un par de apriete insuficiente comienza con una resistencia de contacto elevada, lo que genera un calentamiento I²R localizado en la unión. Ese calor acelera la formación de óxido en las superficies de contacto, lo que aumenta aún más la resistencia en un ciclo que se refuerza a sí mismo. En la resolución de averías sobre el terreno en equipos de distribución de baja tensión, este patrón suele manifestarse inicialmente como un aumento de temperatura de entre 15 y 30 °C por encima de la temperatura ambiente en el terminal durante el escaneo térmico, mucho antes de que la conexión esté lo suficientemente floja como para detectarla con la mano. Si no se soluciona, los ciclos térmicos provocados por las variaciones de carga pueden aflojar aún más la unión, lo que acabará provocando arcos eléctricos y la quemadura del terminal.

Vía de fallo por exceso de par

El apriete excesivo conlleva un perfil de riesgo diferente. Superar el par de apriete especificado —especialmente en los pernos M8 más pequeños, habituales en los terminales de baja tensión— puede desgastar las roscas, deformar la brida del terminal o agrietar el saliente del terminal moldeado. En los casquillos en los que el perno del terminal forma parte integrante del cuerpo del aislador, un par de apriete excesivo también puede transmitir tensión mecánica a la carcasa de porcelana o epoxi, lo que crea un riesgo de que se produzcan fisuras capilares que pueden no ser visibles hasta que una prueba dieléctrica posterior detecte un punto débil. A diferencia de los fallos por par insuficiente, los daños por par excesivo suelen estar presentes ya en el momento de la instalación, en lugar de desarrollarse gradualmente; por eso, supervisar la fase de apriete durante la puesta en servicio es una medida más fiable que confiar únicamente en una inspección térmica posterior.

Ambos modos de fallo ponen de manifiesto por qué la verificación del par debe figurar en la lista de comprobación de la puesta en servicio, en lugar de considerarse un paso puntual de la instalación.

Consideraciones sobre el rango de par en función del tamaño del terminal de casquillo

Los valores de par de apriete de los terminales de casquillo de baja tensión vienen determinados principalmente por el diámetro del perno y el material de la lengüeta, y no únicamente por la clase de tensión. Los fabricantes publican tablas de par de apriete específicas para sus terminales, y los instaladores deben guiarse siempre por dicha documentación en lugar de por una cifra genérica.

Consideraciones sobre el rango de par en función del tamaño del perno

Los valores exactos de par de apriete varían según el fabricante, el material del perno y el estado de la rosca, por lo que los instaladores siempre deben consultar la ficha técnica específica del accesorio de terminal correspondiente al casquillo que se va a instalar, en lugar de aplicar un valor genérico. A modo de orientación general, los terminales de casquillo de baja tensión (LV) en el rango M8–M12 suelen situarse dentro de un rango de par moderado adecuado para evitar tanto un apriete insuficiente como daños en la rosca; no obstante, el valor de referencia debe extraerse de la propia documentación de instalación del producto.

Las especificaciones exactas de par de apriete varían en función del tamaño del perno, el material y el estado de lubricación de la rosca. Antes de la instalación, comprueba siempre el valor correcto en Nm consultando la ficha técnica específica de los accesorios del terminal de casquillo, en lugar de basarte en un rango genérico.

Ajustes en función del material

Los terminales de cobre toleran el rango de par especificado con una relajación mínima a largo plazo, ya que las propiedades mecánicas del cobre mantienen la fuerza de sujeción relativamente estable durante los ciclos térmicos. Los terminales de aluminio se comportan de forma diferente: el aluminio es propenso al flujo en frío (fluencia) bajo una presión de sujeción sostenida, lo que significa que la unión puede perder un porcentaje apreciable de la fuerza de sujeción durante las primeras semanas de servicio, incluso cuando se ha apretado correctamente durante la instalación. En el caso de los terminales de bushing de baja tensión con terminales de aluminio, esta es la razón subyacente por la que muchas especificaciones exigen una comprobación periódica del par de apriete en lugar de un único apriete, y por la que a veces se especifican arandelas Belleville o elementos elásticos similares en las conexiones de terminales de aluminio para mantener la fuerza de sujeción a pesar de la fluencia.

Para la selección de hardware de terminales en toda la amplia gama de pasamuros de baja y media tensión, consulte el catálogo de ZeeyiElec casquillos de baja tensión serie de productos.

Procedimiento paso a paso para la instalación y la comprobación del par de apriete

Conseguir el par de apriete adecuado en la instalación de los casquillos de baja tensión depende tanto de la preparación y la secuencia de los pasos como del ajuste final de la llave. Un procedimiento estructurado reduce la variabilidad que provoca fallos tanto por par insuficiente como por par excesivo en los terminales de los casquillos de baja tensión.

Preparación de la superficie antes de la instalación

Las superficies de contacto deben estar limpias, libres de película de óxido y —en el caso de las terminales de aluminio— tratadas con un compuesto de unión adecuado antes del acoplamiento. Saltarse la preparación de las superficies es uno de los atajos más habituales que se dan en el terreno y que provocan una resistencia de contacto elevada, incluso cuando posteriormente se aplica el par de apriete correctamente.

Secuencia de aplicación del par de apriete

Con una llave dinamométrica calibrada, los elementos de fijación deben apretarse hasta alcanzar aproximadamente un par de apriete objetivo de 50–60% en la primera pasada, para luego ajustarlos a las especificaciones completas en una segunda pasada. Este método por etapas asienta la lengüeta de manera uniforme y evita una tensión excesiva en un lado de la conexión, lo que supone un riesgo especial en las placas de conexión con varios pernos.

Verificación tras la instalación

Una comprobación del apriete durante la puesta en servicio, junto con un escaneo térmico por infrarrojos bajo carga inicial, confirma que la conexión funciona según lo previsto antes de que el equipo entre en funcionamiento sin supervisión.

Con los datos de referencia del propio fabricante, resulta más fácil ajustar las especificaciones de par de apriete a los terminales de casquillo específicos que utilices. El equipo de ingeniería de ZeeyiElec puede facilitar hojas de especificaciones de par de apriete para terminales y atender consultas técnicas sobre ofertas, tanto para accesorios de transformadores como para accesorios para cables líneas de productos — ponte en contacto a través de la guía de selección de accesorios para transformadores para empezar.

Comprobaciones de puesta en servicio y diagnóstico sobre el terreno de problemas relacionados con el par

Los problemas de contacto relacionados con el par rara vez se detectan con claridad durante la puesta en servicio; suelen manifestarse como desviaciones sutiles que requieren una comprobación minuciosa, más que una inspección superficial. Incorporar la verificación del par en la secuencia de puesta en servicio permite detectar la mayoría de los problemas antes de que la activación los ponga de manifiesto bajo carga.

Señales de un contacto suelto durante la puesta en servicio

El indicador temprano más fiable es una medición de la resistencia de contacto superior al valor de referencia esperado; por lo general, cualquier valor que supere aproximadamente los 100 μΩ en un terminal de un pasacables de baja tensión justifica una investigación, en lugar de dar por sentado que el problema se resolverá bajo carga. El escaneo térmico por infrarrojos durante la puesta en tensión inicial es una comprobación secundaria útil, ya que una diferencia de temperatura de tan solo 10-15 °C entre un par de terminales por lo demás idénticos en el mismo conjunto de pasamuros suele indicar una discrepancia en el par de apriete, más que un desequilibrio de carga. Comparar un terminal con su vecino, por lo demás idéntico, suele ser más útil para el diagnóstico que basarse en un umbral de temperatura absoluto, ya que las condiciones ambientales y de carga varían de un emplazamiento a otro.

Si la lectura de la resistencia de contacto supera los ~100 μΩ, o si existe una diferencia de temperatura de ≥10 °C entre terminales comparables, se deberá volver a apretar y volver a comprobar antes de que el casquillo se ponga en servicio.

Cuándo es necesario recurrir a la sustitución completa del casquillo

Un simple reajuste del par resuelve la mayoría de los casos de par insuficiente si se detectan a tiempo. Sin embargo, si las lecturas térmicas o de resistencia siguen siendo elevadas tras un reajuste del par correctamente ejecutado, es posible que el problema haya ido más allá de la propia conexión del terminal —por ejemplo, daños por óxido en la superficie de contacto o tensión en el aislante en fase inicial debido a un episodio anterior de apriete excesivo—. En estos casos, seguir confiando en el terminal existente conlleva el riesgo de un fallo en servicio bajo carga, y la sustitución del casquillo —en lugar de repetidos reajustes de par— es la opción más recomendable, especialmente en equipos en los que el coste del tiempo de inactividad supera el coste marginal del componente.

[Perspectiva del experto]

• Compara un terminal con el que tiene justo al lado en el mismo conjunto de casquillos: es una comprobación más fiable que un valor de temperatura absoluto.
• Si volver a apretar los tornillos no soluciona las lecturas elevadas, esto indica que hay daños más allá de la conexión, y no que sea necesario volver a apretarlos de nuevo.
• Incluye las comprobaciones de reapriete en el calendario de puesta en servicio, no solo en la fase inicial de instalación.

Normas y referencias oficiales para la medición del par

La práctica de aplicar un par de apriete en las conexiones de terminales eléctricos no es una convención arbitraria del sector, sino que se remonta a las directrices establecidas sobre conexiones eléctricas atornilladas, aunque los distintos fabricantes de casquillos publiquen sus propias tablas de pares de apriete específicas para sus productos, que se suman a esas directrices generales.

Directrices pertinentes de IEEE/IEC sobre conexiones de terminales

La norma IEEE 837 regula las conexiones permanentes que cumplen los requisitos y que se utilizan en la puesta a tierra de las subestaciones, y, aunque no se trata de una especificación directa de par de apriete para terminales de pasamuros, su principio subyacente —que la integridad de la conexión debe verificarse sometiéndola a ciclos térmicos, en lugar de darse por sentada basándose únicamente en el par de apriete de la instalación— explica por qué el reajuste del par y las comprobaciones térmicas en la fase de puesta en servicio son prácticas estándar y no complementos opcionales.

En la práctica, las tablas de par de apriete del fabricante suelen tener prioridad sobre las directrices genéricas de las normas, ya que tienen en cuenta el material específico de los pernos, el paso de rosca y el diseño de las orejetas utilizados en esa línea de casquillos. La comparación de ambos —el principio general de las directrices del IEEE/IEC y los valores específicos de la ficha técnica del fabricante— proporciona a los instaladores la base más fiable para tomar decisiones sobre el par de apriete sobre el terreno.

Para obtener más información técnica sobre las normas relativas a las uniones atornilladas, véase Norma IEEE 837 para la homologación de conexiones permanentes.

Preguntas frecuentes

¿Qué par de apriete se debe aplicar en las conexiones de los terminales de los pasacables de baja tensión?

Los valores de par suelen situarse en el rango de 15 a 55 Nm, dependiendo del tamaño del perno, pero la cifra exacta debe consultarse siempre en la tabla de pares del fabricante correspondiente a ese terminal concreto, ya que el material del terminal y el estado de la rosca influyen en el ajuste correcto.

¿Qué ocurre si un terminal de casquillo de baja tensión no se aprieta con el par de apriete adecuado?

Una presión de contacto reducida aumenta la resistencia de contacto en la unión, lo que genera un calentamiento localizado que acelera la oxidación y puede dar lugar a la formación de arcos eléctricos si la conexión no se detecta y se corrige durante la puesta en servicio.

¿Puede un apriete excesivo dañar un terminal de casquillo?

Sí: un par de apriete excesivo puede estropear las roscas, deformar la orejeta o transmitir tensión mecánica al cuerpo aislante del casquillo, y este tipo de daño suele producirse en el momento de la instalación, en lugar de desarrollarse gradualmente como ocurre con los fallos debidos a un par de apriete insuficiente.

¿Con qué frecuencia se debe volver a comprobar el par de apriete de los terminales de los casquillos tras la instalación?

La comprobación del apriete se suele realizar durante la puesta en servicio inicial y de nuevo tras el primer ciclo térmico o periodo de carga, ya que las terminales de aluminio, en particular, pueden perder fuerza de sujeción debido a la fluencia durante las primeras semanas de servicio.

¿Hay que aplicar un par de apriete diferente a los terminales de cobre y de aluminio?

Sí: las terminales de aluminio son más propensas al flujo en frío bajo presión prolongada y, por lo general, requieren un cumplimiento más estricto del par de apriete especificado, además de revisiones periódicas, mientras que las conexiones de cobre mantienen la fuerza de sujeción de forma más constante a lo largo del tiempo.

¿Cuál es la mejor forma de comprobar que el par de apriete es el correcto tras la instalación?

Una llave dinamométrica calibrada confirma el ajuste mecánico, pero combinarla con una medición de la resistencia de contacto o un escaneo térmico por infrarrojos bajo carga inicial ofrece una indicación más directa del rendimiento eléctrico real en la unión.

¿Cuándo se debe volver a apretar un terminal que parece estar suelto y cuándo se debe marcar para su sustitución?

Por lo general, basta con un solo reajuste del par de apriete para solucionar una resistencia elevada o unas lecturas térmicas anómalas; sin embargo, si dichas lecturas persisten tras haber realizado correctamente el reajuste, es probable que el daño subyacente se extienda más allá de la conexión, por lo que se debería plantearse su sustitución.