Barra ómnibus de aluminio: aleación, temple y acabado

La barra ómnibus de aluminio es la elección correcta cuando el peso y el coste importan más que la sección. El aluminio conduce aproximadamente el 61 % de lo que conduce el cobre a igual volumen, de modo que una barra que lleva la misma corriente necesita alrededor de 1,6 veces la sección de cobre — y aun así termina pesando la mitad. El trabajo de ingeniería no está en elegir el metal, sino en tres campos del plano: aleación y temple, acabado superficial y el punto donde el aluminio se encuentra con el cobre.

Por qué el aluminio gana en peso y pierde en sección

El criterio que decide un proyecto no es la conductividad por sí sola, sino la conductividad por kilogramo. El aluminio conduce aproximadamente el 61 % de lo que conduce el cobre a igual volumen y tiene una densidad de unos 2,70 g/cm³ frente a los 8,96 g/cm³ del cobre. Al cruzar ambas razones aparece el resultado práctico con el que trabaja todo diseñador de cuadros: alrededor de 1,6 veces la sección de cobre para la misma corriente con el mismo calentamiento, con aproximadamente la mitad del peso.

Ese compromiso merece la pena cuando el recorrido es largo, cuando el conjunto debe izarse hasta su posición o cuando el cuadro tiene un límite de peso. Es un mal negocio cuando la barra es corta y la zona de conexión está saturada: la sección adicional tiene que caber en algún sitio, y el espacio que necesita suele ser el que necesitaban los bornes.

La aleación y el temple deciden si la pieza se puede fabricar

Dos barras cortadas de la misma sección pueden comportarse de forma completamente distinta en la plegadora. Un temple blando se conforma con facilidad y se acritura a medida que se trabaja. Un temple más duro recupera elasticidad y, en un radio cerrado, se agrieta en la fibra exterior. Ninguno es incorrecto — pero el plano tiene que decir cuál se quiere, porque la laminadora suministrará lo que convenga a su programa de laminación y no a su operación de conformado.

Indique cuatro datos en el plano: la designación de la aleación, el temple, el radio de plegado medido por el interior de la curva y la dirección de laminación respecto a la línea de plegado. Un pliegue transversal a la fibra no se comporta igual que uno longitudinal, y la diferencia solo aparece cuando se agrieta la primera pieza.

Hay una costumbre de compra que conviene adoptar: especificar el temple por su designación, nunca por un adjetivo. Palabras como «blando» o «semi­duro» significan cosas distintas en cada laminadora, y la discusión llega cuando la pieza ya está cortada.

Si la pieza se conforma después del recubrimiento, indíquelo de forma expresa. Conformar una barra estañada puede abrir el recubrimiento en el pliegue y dejar el aluminio desnudo justo donde el material está más solicitado — el peor lugar posible para que aparezca una capa de óxido.

El acabado superficial decide la vida de la unión

El aluminio forma un óxido tenaz pocos minutos después de limpiarse, y ese óxido es aislante. Todos los acabados de un catálogo de barras existen para resolver ese único hecho.

• Aluminio desnudo: válido dentro de un recinto seco y cerrado donde la unión se hace una sola vez, con preparación abrasiva y pasta de contacto.
• Estañado: aporta una superficie estable y de baja resistencia que mantiene su resistencia de contacto bajo ciclos térmicos. Es la opción habitual cuando la barra termina en terminales estañados, porque la unión pasa a ser estaño con estaño en lugar de aluminio con cobre.
• Niquelado: más duro y más resistente a la abrasión. Adecuado para barras que se manipulan durante el montaje, uniones que se abren para mantenimiento y ambientes donde el estaño se desgastaría.
• Aislamiento — epoxi, recubrimiento por pulverización o funda — es una decisión distinta del recubrimiento metálico, y ambos se combinan a menudo en la misma barra.

La gama actual de barras ómnibus de aluminio de YOMIN cubre directamente estas combinaciones, de modo que el acabado puede elegirse en función de la unión y no de una página de catálogo.

Las tres se cotizan desde 100 piezas, lo que importa: a menudo es el acabado lo que hace que un pedido pequeño no sea rentable en la laminadora.

La unión aluminio-cobre es el verdadero problema de diseño

Casi todas las barras ómnibus de aluminio de un cuadro terminan en un borne de cobre, un terminal de cobre o una barra de cobre. En esa transición se concentran los fallos, por dos razones: los metales son galvánicamente distintos y el aluminio fluye bajo una carga de apriete permanente, de modo que una unión apretada en el taller puede estar floja dos veranos después.

Tres medidas hacen casi todo el trabajo. Recubra el aluminio donde se va a atornillar, para que el contacto sea estaño con estaño o níquel con estaño en lugar de aluminio con cobre. Use una transición bimetálica o un terminal recubierto en vez de atornillar aluminio desnudo contra cobre desnudo. Y especifique el par de apriete, después verifíquelo con llave dinamométrica en la puesta en marcha: una unión apretada «a ojo» es una unión que nadie puede auditar.

Cuando la conexión está a la intemperie, en una sala húmeda o en una zona de lavado, trátela como un detalle de corrosión y no como un problema eléctrico: pasta de contacto en las caras, funda estanca sobre la unión y un camino de drenaje para que el agua no se acumule en el punto más bajo de la conexión.

Una costumbre más: vuelva a comprobar el par después del primer ciclo térmico en cualquier unión de aluminio que lleve carga significativa. El aluminio se asienta, y es en el primer calentamiento cuando más se asienta.

Aislada, recubierta o desnuda

El aislamiento se elige por distancia, no por preferencia. Una barra recubierta permite reducir la separación entre fases dentro de un cuadro compacto. Una barra desnuda confía en el aire y en la línea de fuga que se ha diseñado. El recubrimiento también reduce las consecuencias de un contacto accidental durante el mantenimiento, lo que importa más en equipos sobre los que se trabaja con tensión que en equipos que siempre se consignan antes.

Dos advertencias. Un recubrimiento no sustituye a una barrera cuando la norma la exige. Y un recubrimiento dañado en un pliegue o en un taladro es peor que no tener recubrimiento, porque oculta el daño a la inspección — precise si el recubrimiento debe soportar el conformado y revise el radio de plegado a la recepción, no en la primera puesta en tensión.

Planitud y posición de taladros: las tolerancias que deciden el montaje

Dos barras pueden cumplir la misma corriente asignada y no montarse, porque las caras de unión no están planas o los taladros no coinciden. La planitud importa sobre todo en la unión: una barra combada convierte el contacto en una línea en lugar de una superficie, y la resistencia sube aunque todos los pares del plano fueran correctos.

Indique el diámetro del taladro y su tolerancia de posición, la distancia del borde al centro del taladro y una especificación de planitud sobre la zona de unión en lugar de sobre toda la longitud. En una barra larga, diga si debe ser recta o si se admite una comba controlada — porque «recta» sin un valor numérico es una discusión pendiente en la recepción.

Qué enviar para una cotización

• El plano, o la sección más un croquis acotado de pliegues y taladros.
• La corriente permanente por barra y la temperatura ambiente dentro del cuadro.
• La corriente de falta y su duración, si la barra va dentro de aparamenta.
• El acabado: desnuda, estañada, niquelada, aislada o una combinación.
• La cantidad, y si la pieza se conforma antes o después del recubrimiento.

Con esos cinco datos, un fabricante puede cotizar una barra y no una referencia de catálogo. YOMIN produce barras ómnibus de aluminio bajo plano de cliente desde 100 piezas, en configuraciones estañada, niquelada y aislada, y el mismo plano puede cotizarse con varios acabados para que la diferencia de coste sea visible antes de cursar el pedido.

Lectura relacionada: la capacidad de transporte de las barras cubre el dimensionado, las barras de aluminio para packs de batería el caso de enlaces cortos, y los terminales bimetálicos la transición en el borne.

Preguntas frecuentes

¿Una barra ómnibus de aluminio es tan buena como el cobre?

Para la misma corriente necesita alrededor de 1,6 veces la sección, porque el aluminio conduce aproximadamente el 61 % de lo que conduce el cobre a igual volumen. Después pesa alrededor de la mitad. Es mejor donde mandan el peso y el coste, y peor donde el espacio es la restricción.

¿Por qué estañar una barra ómnibus de aluminio?

El recubrimiento sustituye el óxido aislante por una superficie estable y de baja resistencia, y mantiene previsible la resistencia de contacto bajo ciclos térmicos. Además convierte la unión en estaño con cobre en lugar de aluminio con cobre, mucho menos propensa a problemas galvánicos.

¿Se puede atornillar una barra de aluminio directamente al cobre?

Se hace, pero es la unión con más probabilidades de dar problemas después. Recubra un lado, use una transición bimetálica o un terminal recubierto, y especifique el par en lugar de apretar a ojo.

¿Qué temple debo especificar?

Especifíquelo por designación, según el conformado que realmente se vaya a hacer. Un temple blando se conforma con facilidad pero se acritura; uno más duro recupera elasticidad y puede agrietarse en un pliegue cerrado. Si la pieza se dobla después del recubrimiento, indíquelo también en el pedido.