Capacidad de transporte de corriente optimizada: Puente hacia el futuro eléctrico

La industria manufacturera se enfrenta al reto de adaptar sus sistemas a unos requisitos de rendimiento cada vez mayores, sin reclamar más espacio. Descubra aquí cómo en HARTING mejoramos la eficacia y el rendimiento de las conexiones eléctricas mediante optimizaciones de diseño específicas y tecnologías avanzadas de vanguardia.

La All Electric Society requiere energía eléctrica, que se suministra a través del núcleo de potencia tanto entre los sectores como dentro de ellos. En muchos casos, la transición a sistemas electrificados implicará mayores niveles de rendimiento o habrá que crear nuevos sistemas con más potencia.

El aumento de la potencia a bordo en los automóviles es un ejemplo ilustrativo de la vida cotidiana. Esta medida simplifica la puesta en marcha de las llamadas aplicaciones "break by wire" y "steer by wire". El primero se refiere a un sistema de frenado eléctrico en el que las fuerzas de frenado se transmiten electrónicamente y no mecánicamente, es decir, por medio de conductos de freno. El segundo se refiere a un sistema de dirección electrónica en el que la conexión entre el volante y las ruedas tampoco es mecánica, como con las barras de dirección, sino que se ejecuta mediante señales eléctricas. Estas mejoras de rendimiento también optimizan el proceso de carga de los coches eléctricos. En este caso, hay que transferir grandes cantidades de energía al vehículo mediante un conector en poco tiempo para que el coche eléctrico sea tan potente como un motor de combustión al "repostar". También se pueden encontrar ejemplos similares en otros sectores.

A pesar de las mayores necesidades energéticas, el espacio disponible permanece inalterado. Al mismo tiempo, la eficacia de la instalación, el mantenimiento o el funcionamiento requiere el uso de conectores que, por lo tanto, deben poder ofrecer una mayor capacidad de transporte de corriente conservando el mismo tamaño.

Aquí es donde entra en juego la capacidad de transporte de corriente. Indica la corriente máxima que puede transmitir un conector para un diámetro de cable específico. Esta capacidad resulta del equilibrio entre el calor generado debido a la resistencia eléctrica y el calor disipado. Esta última se disipa tanto por radiación como a través del cable. Aunque se pueden conseguir mayores capacidades de transporte de corriente más fácilmente con conectores y cables más grandes, esto no es una opción en muchas aplicaciones. En algunos casos, la refrigeración activa de los conectores o el uso de materiales plásticos alternativos que permitan temperaturas más elevadas aportarán una solución.

Otra alternativa es reducir la resistencia eléctrica, lo que impide que se desarrolle el calor. Esto también mejora la eficiencia energética. En definitiva, hay tres puntos de partida clave para mejorar la capacidad de transporte de corriente: la conexión del cable, el material de contacto y el propio punto de contacto.

Existen varias soluciones para la conexión por cable. El llamado "crimpado", es decir, realizar una conexión mecánica que proporcione a la vez contacto eléctrico y resistencia mecánica, es una técnica habitual en el sector energético.

Un crimpado bien ejecutado reduce considerablemente la resistencia de contacto debido a la deformación plástica del cable y de la zona de contacto. La herramienta de prensado adecuada y los parámetros correctos son factores cruciales en este caso. En cuanto al material de contacto, la aleación elegida también reviste especial interés, ya que puede aumentar significativamente la conductividad. Generalmente se utiliza una aleación de cobre como material de base.

La resistencia en la zona de conexión está influida por varios factores. El número y el tamaño de los puntos de contacto pueden optimizarse mediante el diseño específico: Cuanto mayor sea la superficie de contacto, menor será la resistencia. La fuerza normal, es decir, la fuerza con la que se presionan las piezas de contacto, también desempeña un papel importante en este contexto. Una mayor fuerza normal aumenta la superficie de contacto efectiva, lo que significa que puede fluir más corriente por punto de contacto, por lo que la elección de la superficie favorece este efecto. Sin embargo, una mayor fuerza normal también implica una mayor fuerza de inserción, lo que a su vez puede aumentar el desgaste.

En definitiva, es evidente que el diseño optimizado de muchos parámetros mejora la capacidad global de transporte de corriente. Las herramientas de simulación más modernas nos permiten optimizar la capacidad de carga ya en la fase de diseño, lo que significa que se pueden seleccionar y adaptar en consecuencia diferentes diseños y materiales.