En el diseño de paneles de control eléctrico y sistemas de automatización, el humilde bloque de terminales desempeña un papel crucial a la hora de garantizar conexiones fiables. Sin embargo, con las innumerables opciones disponibles, la selección de bloques de terminales montados en carril DIN que se adapten perfectamente a los requisitos de su aplicación puede ser todo un reto. Esta completa guía le guiará a través de todo lo que necesita saber para tomar decisiones informadas para sus necesidades de conexión eléctrica.
Descripción de las regletas de bornes para carril DIN y sus aplicaciones
¿Qué son las regletas de bornes para carril DIN?
Los bornes de carril DIN son conectores eléctricos modulares montados en carriles metálicos normalizados. Proporcionan puntos de conexión seguros para cables en armarios eléctricos, creando sistemas de cableado organizados y accesibles. Estos componentes sirven como puntos de unión donde los conductores pueden conectarse, desconectarse y organizarse sistemáticamente.
El propio término "DIN" procede de Deutsche Institut für Normung (Instituto Alemán de Normalización), y significa adhesión a un conjunto de normas que se originaron en Alemania en la década de 1920 y se adoptaron en todo el mundo a partir de los años cincuenta.
Aplicaciones e industrias comunes
Los bloques de terminales montados en carriles DIN se utilizan en numerosos sectores:
- Automatización industrial y sistemas de control
- Sistemas de gestión de edificios (SGE)
- Equipos HVAC
- Paneles de distribución eléctrica
- Aplicaciones ferroviarias
- Construcción de maquinaria
- Sistemas de control de procesos
- Instalaciones de energías renovables
- Telecomunicaciones
- Sector de la energía
- Transporte
- Ingeniería naval y de alta mar
Principales ventajas de los sistemas de montaje en carril DIN
La popularidad de los sistemas de carril DIN se debe a varias ventajas:
- Mayor seguridad: Construidos con materiales aislantes robustos, los bloques de terminales proporcionan una interfaz segura entre los componentes y las secciones de cableado, evitando el contacto accidental con las partes activas.
- Método de montaje normalizado para todos los fabricantes
- Fácil instalación y desmontaje sin herramientas
- Uso eficiente del espacio del panel
- Ampliación y reconfiguración simplificadas
- Mejor organización y accesibilidad
- Reducción del tiempo de mantenimiento
- Mayor fiabilidad con conexiones seguras
Factores esenciales a tener en cuenta al seleccionar regletas de bornes
Tensión y corriente nominales
Una de las primeras consideraciones a la hora de seleccionar los bornes es su capacidad eléctrica:
- Tensión nominal: Normalmente, de 300 V a 1.000 V
- Corriente nominal (ampacidad): Comúnmente entre 5A y 150A dependiendo del tamaño y diseño.
- Requisitos de protección contra sobretensiones: Para aplicaciones con picos de tensión
- Aplicaciones de CA frente a CC: Algunos bloques están optimizados para tipos de corriente específicos
Seleccione siempre bloques de terminales con valores nominales que superen los requisitos de su aplicación en al menos 20% para garantizar márgenes de seguridad y tener en cuenta posibles cambios en el sistema. En cuanto a los valores nominales de corriente, una práctica recomendada ampliamente aceptada es aplicar un margen de seguridad de 150% de la corriente máxima prevista del sistema.
La tensión nominal depende fundamentalmente de la rigidez dieléctrica del material aislante y de las distancias físicas de separación; en concreto, del paso (distancia entre centros de los terminales) y de las distancias de fuga y separación diseñadas en el bloque.
Compatibilidad de tamaños de cable
Los bloques de terminales se adaptan a rangos específicos de calibre de cable:
- Bloques miniatura: 22-14 AWG
- Bloques de resistencia media: 20-10 AWG
- Bloques de alta resistencia: 12-4 AWG o superior
Asegúrese de que el bloque de terminales seleccionado puede alojar con seguridad tanto los conductores más pequeños como los más grandes de su sistema. Tenga en cuenta la compatibilidad de los cables trenzados frente a los rígidos y cualquier requisito especial para conductores ferrulados o estañados.
La falta de correspondencia entre el tamaño o el tipo de cable y las capacidades especificadas del bloque de terminales puede provocar conexiones flojas, una alta resistencia de contacto, un funcionamiento intermitente o incluso la extracción completa del cable bajo una tensión mínima.
Tipos de bornas (tornillo, muelle, IDC, etc.)
El método de conexión influye significativamente en el tiempo de instalación, la fiabilidad y los requisitos de mantenimiento:
- De tornillo: Tradicionales y ampliamente utilizados; fiables pero requieren un par de apriete adecuado. Sus ventajas son su gran fuerza de sujeción y su idoneidad para alambres grandes, pero pueden aflojarse con las vibraciones si no se aprietan correctamente.
- Abrazadera de resorte (abrazadera de jaula): Instalación más rápida, resistente a las vibraciones y sin mantenimiento. Las abrazaderas de muelle ofrecen una excelente resistencia a vibraciones y golpes, ya que la presión constante ejercida por el muelle se ajusta automáticamente para compensar pequeñas deformaciones del cable o cambios debidos a fluctuaciones de temperatura.
- Push-in (PIT): Conexión rápida sin herramientas, diseño que ahorra espacio. Los terminales Push-in permiten la inserción directa de cables sólidos o ferruled sin herramientas, ofreciendo hasta 40% menos tiempo de instalación en comparación con los terminales de resorte.
- Desplazamiento del aislamiento (IDC): Terminación rápida sin pelar el aislamiento. La tecnología IDC elimina la necesidad de pelar el cable, lo que reduce significativamente el tiempo total dedicado a la preparación del cable.
- Conexión por perno (terminales de espárrago): Para aplicaciones de alta corriente que requieren la máxima presión de contacto. Crean una conexión excepcionalmente robusta y segura, ofreciendo una gran resistencia al aflojamiento causado por vibraciones, golpes o tensiones mecánicas.
- Bornas enchufables: Presentan un diseño modular con componentes de clavija y enchufe separados, lo que permite conectar y desconectar rápidamente mazos de cables completos. Ideales para aplicaciones que requieren un mantenimiento frecuente o la sustitución de componentes.
Seleccione la tecnología de conexión en función de los requisitos de su aplicación en cuanto a resistencia a las vibraciones, fiabilidad de la conexión y frecuencia de mantenimiento.
Limitaciones de espacio y requisitos de montaje
El espacio de los paneles suele ser escaso:
- Considerar el paso (anchura) del bloque de terminales: de 3,5 mm a 20 mm
- Evaluar las opciones de apilamiento de bloques multinivel (un nivel, dos niveles o tres niveles)
- Tenga en cuenta el espacio para accesorios (soportes finales, separadores, puentes)
- Plan de ampliación y futuras modificaciones
- Tenga en cuenta la orientación y accesibilidad del cableado
Los bornes en miniatura y micro bornes se han diseñado específicamente para encajar en armarios estrechos o maquinaria compacta donde los bornes de tamaño estándar serían poco prácticos. Pueden montarse en perfiles de carril DIN más pequeños, como el carril NS 15, además del carril NS 35 estándar.
Opciones de bornas especializadas para aplicaciones específicas
Bornas de tierra y PE
Los bloques de terminales de tierra presentan una coloración verde-amarilla distintiva y diseños especializados para conexiones de tierra de protección:
- Suelen incluir superficies metálicas más grandes para mejorar el contacto eléctrico
- Puede ofrecer conexiones directas metal-carril para mejorar la conexión a tierra
- Disponibles con capacidades de ensayo especiales para la verificación de la seguridad
Estos bloques están diseñados específicamente para proporcionar una conexión eléctrica segura y fiable desde un circuito o equipo a tierra, normalmente conectando mecánica y eléctricamente el cable de tierra entrante al propio carril DIN.
Bornas con fusible
Incorporan portafusibles directamente en el bloque de terminales:
- Proporcionar protección de circuitos dentro del sistema de terminales
- Disponible para varios tipos de fusibles (vidrio, cerámica, automóvil)
- Puede incluir indicadores de fusible fundido (a menudo LED)
- Algunos diseños permiten sustituir los fusibles sin desconectar los cables
El diseño de los bloques de terminales con fusibles suele incluir una sección abisagrada, una palanca pivotante o una tapa roscada que permite acceder fácilmente al fusible para inspeccionarlo o sustituirlo.
Bornas de varios niveles
Cuando el espacio es limitado, los diseños multinivel maximizan la densidad de conexiones:
- Doble nivel: Dos circuitos independientes en el mismo espacio
- Triple nivel: Tres niveles de conexión para una densidad máxima
- Se pueden combinar diferentes tipos de circuitos (alimentación, señal, tierra)
- Considerar la accesibilidad para las pruebas y el mantenimiento
Aunque los bloques multinivel ofrecen claras ventajas en cuanto a densidad de conexiones, también pueden plantear problemas prácticos de accesibilidad para el cableado de los niveles inferiores y para la posterior comprobación o localización de averías.
Bornas de desconexión y de cuchilla
Para circuitos que requieren capacidades de aislamiento:
- Los bloques de desconexión por cuchilla permiten interrumpir el circuito para realizar pruebas
- Los terminales de punto de prueba permiten acceder a las mediciones sin necesidad de desconexión
- Las combinaciones fusible-seccionador ofrecen protección y aislamiento
- Considerar sistemas de puente enchufables para la desconexión agrupada
Estos bloques de terminales facilitan la interrupción o comprobación segura y cómoda de los circuitos eléctricos sin necesidad de retirar físicamente o alterar el cableado conectado. Son especialmente cruciales en sistemas de control de procesos, automatización industrial y aplicaciones de servicios públicos en las que es necesario realizar calibraciones o pruebas periódicas.
Bornas de sensores/actuadores
Especializado para el cableado eficaz de sensores y actuadores:
- Proporcionar varios niveles de potencial distintos (alimentación, tierra, señal)
- Suelen tener perfiles estrechos para cableado de alta densidad
- Puede incluir indicadores LED para mostrar el estado de la señal
- Utiliza elementos codificados por colores para identificar fácilmente los potenciales
Una característica clave de su diseño es su capacidad para consolidar múltiples puntos de conexión dentro de una única carcasa compacta, ideal para sensores de proximidad de 3 hilos, sensores fotoeléctricos o pequeños actuadores.
Bornas de distribución de energía
Diseñado para simplificar y centralizar la distribución de energía:
- Gran capacidad de transporte de corriente
- Puede tener terminales de entrada dobles para configuraciones de alimentación redundantes
- Proporcionar múltiples puntos de salida para distribuir la energía
- Minimice el desorden de cables y reduzca los posibles puntos de fallo
Bornas de termopar
Específicamente diseñado para circuitos de medición de temperatura:
- Piezas conductoras internas fabricadas con aleaciones aptas para termopares
- Evitar la introducción de CEM térmicos no deseados en los puntos de terminación
- Puede incluir conectores de termopar en miniatura integrados
- Codificados por colores y marcados con el tipo de termopar (K, J, T, etc.)
Consideraciones medioambientales para la selección del bloque de terminales
Temperatura y disipación del calor
Los bloques de terminales deben resistir el entorno de funcionamiento:
- Bloques estándar para temperaturas de -30°C a +85°C
- Variantes de alta temperatura disponibles hasta +125°C
- Considerar la generación de calor a partir del flujo de corriente
- Tener en cuenta el aumento de temperatura y la ventilación del recinto
- Evaluar la estabilidad térmica de los materiales plásticos
Los materiales de las carcasas (normalmente poliamidas como la PA66) tienen límites de temperatura específicos. Si la temperatura de funcionamiento real supera el límite superior especificado del material, la carcasa de plástico puede ablandarse, deformarse o degradarse, comprometiendo las propiedades de aislamiento y la resistencia mecánica.
Resistencia a las vibraciones
En entornos con movimiento o vibraciones:
- Los terminales de pinza ofrecen una mayor resistencia a las vibraciones
- Considere bloques con características de bloqueo o diseños antivibración
- Evaluar el rendimiento histórico en aplicaciones similares
- Busque certificaciones de pruebas de vibración de terceros.
La elección de la tecnología de conexión influye mucho en la capacidad de un bloque de terminales para soportar vibraciones y golpes. Las tecnologías basadas en resortes (abrazadera de resorte, push-in) suelen ofrecer una excelente resistencia a las vibraciones, mientras que la tecnología de abrazadera de tornillo puede ser susceptible de aflojarse a menos que se diseñe específicamente con características antivibración.
Protección contra la humedad y el polvo (clasificación IP)
Para entornos difíciles:
- Los bloques de terminales estándar ofrecen protección básica IP20 (a prueba de dedos)
- Variantes especiales disponibles para IP67 (estanco al polvo y al agua)
- Considere revestimientos conformados o diseños encapsulados para condiciones extremas
- Evaluar la resistencia del material a productos químicos o contaminantes específicos
Aunque a los bornes de carril DIN no se les suele asignar una clasificación IP (ya que son componentes destinados a ser instalados dentro de una caja de protección), la clasificación IP general de la caja es fundamental para su protección en entornos húmedos o mojados.
Accesorios y componentes complementarios del bloque de terminales
Placas extremas y soportes
Imprescindible para asegurar los conjuntos de bloques de terminales:
- Los soportes de los extremos evitan el movimiento del bloque en el carril
- Las placas divisorias separan los distintos niveles de tensión
- Las tapas de los extremos protegen las partes conductoras expuestas
- Considere las opciones de codificación por colores para la organización visual
Sistemas de marcado y etiquetas
Una identificación clara es crucial para un mantenimiento seguro:
- Marcadores de impresión directa para una identificación permanente
- Soportes de marcadores encajables para etiquetado reemplazable
- Sistemas de impresión única para una documentación coherente
- Considerar sistemas de marcado generados por software para instalaciones complejas
Puentes y conexiones cruzadas
Simplificar las conexiones comunes entre terminales:
- Puentes de paso fijo para bloques adyacentes
- Puentes de paso variable para conexiones no adyacentes
- Peines puente multipolares para conectar varios circuitos
- Puentes aislados para distintos niveles de tensión
Accesorios para pruebas
Facilitar la verificación del sistema y la resolución de problemas:
- Clavijas de prueba para medir sin desconectar
- Adaptadores de prueba para conectar instrumentos
- Módulos con puntos de prueba integrados
- Considerar los requisitos de seguridad para las pruebas en directo
Normas y compatibilidad de raíles DIN
Tipos de carril DIN
Existen varios tipos de carriles DIN, siendo el TS35 el más común:
- Carril Top Hat (TS35/IEC/EN 60715 - 35×7,5 y 35×15): El tipo más utilizado en todo el mundo. Presenta un perfil simétrico parecido a un sombrero de copa y una anchura de 35 mm. Disponible en versiones de profundidad estándar (7,5 mm) y de sombrero de copa (15 mm).
- Carril tipo G (TS32/EN 50035): Tiene un perfil asimétrico y suele tener 32 mm de ancho. Se utiliza para montar componentes eléctricos más grandes y pesados.
- Rieles tipo C (EN 50024): Presentan una sección transversal en forma de C y están disponibles en varias alturas (C20, C30, C40, C50). Su uso ha disminuido con el predominio de los raíles TS35.
- Raíles en miniatura (TS15/EN 50045): Una versión más pequeña del raíl TS35 con una anchura de 15 mm, ideal para aplicaciones con espacio limitado.
Asegúrese de que sus bloques de terminales son compatibles con su tipo de carril DIN específico para evitar problemas de instalación.
Material y acabado de los raíles DIN
Los carriles DIN suelen fabricarse con materiales que ofrecen una buena resistencia mecánica y a la corrosión:
- Acero (acero al carbono laminado en frío): El más común, proporciona una excelente resistencia y rigidez.
- Aluminio: Más ligero que el acero con buena resistencia a la corrosión.
- Acero inoxidable: Para entornos duros y corrosivos.
- Acabados superficiales: Los raíles de acero suelen llevar un galvanizado protector o un pasivado de cromato.
Guía paso a paso para elegir el bloque de terminales adecuado
Determinación de los requisitos eléctricos
Empieza por tus necesidades eléctricas fundamentales:
- Enumere los requisitos máximos de tensión y corriente
- Identifique los tipos y tamaños de cables que deben terminarse.
- Determinar la separación necesaria para el aislamiento de la tensión
- Tener en cuenta requisitos especiales (alta temperatura, vibración)
- Evaluar las necesidades de protección de circuitos (con o sin fusibles)
Medición del espacio disponible
Optimice la disposición de sus paneles:
- Medir la longitud de carril DIN disponible
- Calcular la cantidad de terminales necesarios y su separación
- Considera los accesorios y el espacio que necesitan
- Permiten futuras ampliaciones (normalmente 20%)
- Verifique el espacio libre en la profundidad del armario para el tendido de cables
Evaluación de los métodos de conexión
Elija la tecnología de terminación adecuada:
- Evaluar el nivel de conocimientos del instalador y las herramientas disponibles
- Considerar la frecuencia de mantenimiento y la accesibilidad
- Evaluar los problemas de vibración y movimiento
- Sopese el tiempo de instalación y la fiabilidad de la conexión
- Factor de las condiciones ambientales que afectan a las conexiones
Previsión de futuras ampliaciones
Planifique las necesidades del mañana:
- Reservar espacio para bornas adicionales
- Estandarizar los tipos de bloques para la gestión de inventarios
- Documentación exhaustiva para futuras modificaciones
- Considerar sistemas modulares que se adapten a los cambios
- Implementar capacidad de reserva para necesidades imprevistas
Normas y certificaciones
Los bloques de terminales deben cumplir diversas normas internacionales y regionales:
- Normas IEC: IEC 60947-7-1 (bornas estándar), IEC 60947-7-2 (bornas de tierra), IEC 60947-7-3 (bornas con fusibles)
- Normas UL: UL 1059 (bloques de terminales), UL 486A-486B (conectores de cables)
- Normas CSA: Serie CSA C22.2 para mercados canadienses
Certificaciones clave en las que fijarse:
- Marcado CE: Para el cumplimiento de la normativa del Espacio Económico Europeo
- Marca UL Recognized Component (marca RU): Componente evaluado por UL para su uso en sistemas de mayor tamaño.
- Marca de certificación CSA: cumple las normas de seguridad canadienses
- Marcado ATEX e IECEx: Para equipos en atmósferas potencialmente explosivas
Principales fabricantes y consideraciones de calidad
Principales marcas de bornas
Varios fabricantes gozan de buena reputación por su calidad:
- Contacto en Phoenix
- VIOX ELÉCTRICO
- Wago
- ABB
- Schneider Electric
- Rockwell Automation
- Conectividad TE
Certificaciones de calidad que debe buscar
Verificar el cumplimiento de las normas pertinentes:
- Homologaciones UL/CSA para instalaciones en Norteamérica
- Certificaciones IEC/EN para aplicaciones internacionales
- Certificaciones específicas del sector (marítimo, ferroviario, antideflagrante)
- Certificaciones del sistema de gestión de la calidad (ISO 9001)
- Cumplimiento de las normas medioambientales (RoHS, REACH)
Coste frente a calidad
Equilibrar las limitaciones presupuestarias con los requisitos de rendimiento:
- Considerar el coste total de propiedad, no sólo el precio de compra
- Evalúe el ahorro de mano de obra gracias a una instalación más sencilla
- Factor de costes de inactividad por posibles fallos
- Evaluar la disponibilidad de piezas de repuesto y la asistencia a largo plazo
- Considerar las ventajas de la normalización en todos los proyectos
Errores comunes que deben evitarse al seleccionar regletas de bornes
Pasar por alto la caída de tensión
Los tramos largos de conductores pequeños pueden crear caídas de tensión significativas:
- Calcular la caída de tensión en circuitos críticos
- Considere la posibilidad de aumentar el tamaño de los bloques de terminales para la distribución de energía
- Utilice puentes de cobre en lugar de níquel para mejorar la conductividad
- Implementar grupos de terminales de potencia y control separados
- Controlar la temperatura como indicador de malas conexiones
Ignorar la generación de calor
Los problemas térmicos pueden causar fallos prematuros:
- Deje un espacio adecuado entre los bloques de alta corriente
- Tenga en cuenta los factores de reducción de potencia para temperaturas elevadas
- Utilice bloques más grandes para aplicaciones de alta corriente incluso cuando el tamaño del cable permita utilizar bloques más pequeños.
- Implementar una ventilación adecuada alrededor de los grupos terminales
- Considerar la termografía durante la puesta en marcha
Espaciado y disposición inadecuados
La organización lógica evita errores:
- Agrupación de terminales por función y nivel de tensión
- Utilizar placas separadoras entre sistemas de tensión diferentes
- Mantener las distancias mínimas para un funcionamiento seguro
- Coloque los bloques de alta corriente para minimizar el impacto térmico en los circuitos sensibles
- Deje espacio suficiente para doblar y enrutar el alambre
Consideraciones sobre mantenimiento y sustitución
Signos de avería del bloque de terminales
Esté atento a los indicadores de posibles problemas:
- Decoloración o fusión de los componentes de plástico
- Conexiones flojas que requieren reapriete frecuente
- Marcas visibles de arcos o quemaduras
- Fluctuaciones de tensión inexplicables
- Calentamiento excesivo durante el funcionamiento normal
Procedimientos de inspección
Realice controles periódicos:
- Verificar el par de apriete correcto de las uniones atornilladas
- Compruebe si hay signos de sobrecalentamiento o decoloración
- Confirme el montaje seguro en el carril DIN
- Inspeccione los puntos de entrada del cable en busca de daños
- Compruebe la caída de tensión en las conexiones críticas
Oportunidades de mejora
Considerar mejoras durante el mantenimiento:
- Sustituya los viejos terminales de tornillo por alternativas sin mantenimiento
- Codificación por colores para mejorar la seguridad
- Añade puntos de prueba para facilitar la resolución de problemas
- Actualizar a materiales de mayor temperatura si procede.
- Mejorar los sistemas de etiquetado
Conclusión
La selección de los bornes de carril DIN adecuados implica una cuidadosa consideración de los requisitos eléctricos, las condiciones ambientales, las limitaciones de espacio y las necesidades de mantenimiento a largo plazo. Si evalúa metódicamente cada uno de los factores descritos en esta guía, podrá diseñar sistemas eléctricos eficientes y fiables que funcionen bien durante todo su ciclo de vida. Recuerde que invertir tiempo en la selección adecuada de los bornes resulta rentable gracias a una instalación más rápida, un mantenimiento reducido y una mayor fiabilidad del sistema.
Consulte siempre las especificaciones del fabricante para su aplicación concreta, y considere la posibilidad de trabajar con proveedores que puedan ofrecer asistencia técnica para instalaciones complejas. Con el enfoque adecuado para la selección de bloques de terminales montados en carril DIN, creará sistemas eléctricos que no sólo son funcionales, sino que también están optimizados para el rendimiento, la seguridad y la facilidad de mantenimiento.
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