Función de las bornas de interconexión y regletas de paso
En el montaje de automatismos industriales, las bornas de interconexión, comúnmente montadas sobre carriles normalizados simétricos (carril DIN de acero de tipo TS-35 según la norma UNE-EN 60715), constituyen la interfaz de frontera física y eléctrica indispensable entre la circuitería interna de control y potencia del cuadro y las canalizaciones externas que se dirigen hacia los sensores, pulsadores, finales de carrera y motores eléctricos situados en la máquina o planta de proceso.
La inserción directa de cables procedentes del exterior hacia los bornes directos de los contactores, relés o autómatas programables está totalmente contraindicada por criterios de diseño industrial y seguridad operacional. Las regletas de paso actúan como un punto de transición limpio y ordenado que aporta ventajas estructurales críticas: facilitan las tareas de diagnóstico, mantenimiento y sustitución rápida de componentes dañados sin alterar la canalización de campo; protegen la aparamenta sensible interior frente a tirones mecánicos accidentales del cableado externo; y permiten sectorizar de forma clara los potenciales de trabajo (230 V CA, 24 V CC, señales analógicas de sensores y conexiones de puesta a tierra de protección).
Además, al concentrar todas las conexiones de campo en una o varias regletas dispuestas generalmente en la zona inferior o superior del armario, se minimiza la penetración de conductores externos a lo largo del volumen libre de la envolvente, mejorando la circulación de aire y reduciendo sustancialmente los acoplamientos por interferencias electromagnéticas (ruido inducido de potencia sobre mando).
Tipologías tecnológicas de conexión y su fiabilidad mecánica
El núcleo de una borna de carril DIN consta de un cuerpo aislante fabricado en poliamida autoextinguible (generalmente clasificada como Grado V0 bajo la norma UL 94 para evitar la propagación de la llama) que contiene un marco conductor metálico interior y los elementos de apriete físico. Existen tres grandes tecnologías de conexión que el instalador debe dominar:
1. Bornas de conexión por tornillo (Screw Clamp): Constituyen la tecnología clásica y ampliamente distribuida. El conductor pelado se introduce en un yugo de bronce o aleación de cobre y un tornillo de acero roscado lo presiona contra la barra colectora de la borna. Presenta una elevada fuerza mecánica de retención y una mínima resistencia de contacto eléctrico inicial. Sin embargo, su principal inconveniente es la susceptibilidad al aflojamiento con el paso del tiempo debido al fenómeno de fluencia lenta del cobre (deformación bajo presión constante) y las dilataciones térmicas cíclicas. En entornos industriales con vibraciones mecánicas continuadas (prensas, motores), es obligatorio realizar revisiones periódicas del par de apriete nominal estipulado por el fabricante (expresado en $\text{N}\cdot\text{m}$ según la norma UNE-EN 60947-7-1) empleando destornilladores dinamométricos homologados para evitar el cizallamiento del cobre o la generación de puntos calientes.
2. Bornas de conexión por resorte o cepo (Spring Clamp): En esta tecnología, el tornillo es sustituido por una lámina elástica de acero inoxidable pretensada. Mediante un destornillador plano, se abre el resorte, se introduce el cable y al retirar la herramienta, la lámina elástica presiona al conductor de cobre contra la barra conductora de estaño. La gran ventaja técnica es que proporciona una presión de contacto autoajustable y constante a lo largo de toda la vida útil de la instalación, absorbiendo por completo las deformaciones del cobre y las vibraciones sin requerir labores de reapriete preventivo.
3. Bornas de conexión Push-in: Evolución directa de las de resorte. Permiten la inserción directa y sin herramientas de cables rígidos o flexibles previamente engastados con punteras tubulares metálicas. La fuerza necesaria para la inserción es mínima y el muelle de acero retiene el cable de forma instantánea. Reduce el tiempo de cableado manual en el taller hasta en un 50% con respecto al apriete por tornillo clásico, manteniendo las mismas prestaciones de inmunidad a las vibraciones.
Adicionalmente, para optimizar el espacio horizontal dentro del armario, los fabricantes ofrecen bornas de doble piso y bornas de triple piso. Estas bornas albergan dos o tres vías conductoras totalmente aisladas entre sí en planos superpuestos verticales, lo que permite canalizar varios circuitos independientes utilizando la mitad o un tercio de la anchura ocupada por las bornas estándar sobre el carril DIN.
Accesorios de montaje, marcado y puenteado
Un bloque de bornas no consiste simplemente en colocar unidades individuales en hilera; requiere una serie de componentes auxiliares normalizados para garantizar el aislamiento físico y la solidez estructural del conjunto:
* Tapas finales de cierre (End covers): Las nacelas o bornas individuales de carril DIN suelen tener un lateral metálico conductor expuesto. Es obligatorio colocar una tapa final de material plástico aislante al terminar un bloque de bornas homogéneo, previniendo cortocircuitos por contacto físico directo de partes activas contiguas.
* Tabiques separadores (Partition plates): Placas plásticas de mayor altura que sobresalen del bloque de bornas. Se emplean para asegurar el aislamiento dieléctrico y la distancia de fuga en aire entre bornas contiguas sometidas a tensiones muy diferentes (ej: separar una regleta de 400 V CA de una de control de 24 V CC) o para delimitar circuitos intrínsecamente seguros en atmósferas explosivas.
* Peines y barras de puenteado enchufables (Jumper bars): Accesorios de cobre estañado provistos de patillas que se introducen directamente en el alojamiento central conductor de varias bornas adyacentes. Permiten interconectar eléctricamente bornas contiguas de forma segura para distribuir un potencial común (como el neutro o la alimentación de control a +24 V CC) sin recurrir a puentes de cable que saturen el espacio de inserción.
* Topes de fijación (End clamps): Elementos de bloqueo mecánico de plástico o metal que se atornillan o encajan a presión en los extremos exteriores de la regleta para evitar que las bornas se desplacen lateralmente por el carril DIN bajo el empuje del cableado rígido.
* Sistemas de etiquetado y marcado: Tarjetas plásticas rotuladas acopladas en la parte superior de cada borna que identifican el número exacto del conductor o circuito, facilitando la lectura directa del armario conforme al plano unifilar.
Criterios de dimensionado bajo la normativa REBT
El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT), en sus instrucciones técnicas aplicables a cuadros y conexionados, prohíbe de forma explícita conectar un conductor eléctrico a una borna o borne cuya capacidad nominal de sección admisible sea inferior a la del propio conductor. Una borna infradimensionada actúa mecánicamente como un cuello de botella óhmico, aumentando la resistencia de paso e iniciando un proceso de calentamiento por efecto Joule que puede carbonizar el cuerpo plástico protector de la borna.
$$R_{contacto} = \frac{\rho_c \cdot l}{A} + R_{presion}$$
Donde la sección útil de conducción $A$ debe respetarse. Al dimensionar conductores de líneas generales o de alimentación de motores según la ITC-BT-19 o la ITC-BT-47, la sección comercial del conductor obtenida determina de forma directa la sección nominal de la borna a instalar. Así, para un conductor flexible de $6\text{ mm}^2$ se prescribirá estrictamente una borna de $6\text{ mm}^2$. Las bornas de paso a tierra física (identificadas obligatoriamente por su carcasa bicolor Amarillo-Verde) deben anclarse mecánicamente al carril DIN de acero mediante mordazas metálicas conductoras especiales, transformando el carril de soporte en un colector de tierra común a lo largo del bastidor del armario.
# Script para determinar la sección del conductor de cobre y la borna de paso
# correspondiente en base a la corriente nominal de la carga y caída de tensión
def calcular_borna_interconexion(potencia_w, tension_v, longitud_m, cos_phi, caida_max_pct=1.0):
# Conductividad del cobre a temperatura de servicio de 70ºC (XLPE/EPR) o 90ºC (PVC)
# Usamos valor conservador de conductividad c = 48 m/(Ohm * mm2) para cables termoplásticos
c = 48.0
# Calcular la intensidad de corriente nominal (Monofásica)
intensidad = potencia_w / (tension_v * cos_phi)
# Caída de tensión admisible en voltios
e_max = tension_v * (caida_max_pct / 100.0)
# Sección teórica por caída de tensión monofásica: S = (2 * L * I) / (c * e)
seccion_teorica = (2.0 * longitud_m * intensidad) / (c * e_max)
# Secciones comerciales estándar de bornas y conductores en mm²
secciones_comerciales = [1.5, 2.5, 4.0, 6.0, 10.0, 16.0, 25.0, 35.0, 50.0]
# Selección de la sección comercial inmediatamente superior
seccion_elegida = seccion_teorica
for s in secciones_comerciales:
if s >= seccion_teorica:
seccion_elegida = s
break
# Resistencia de contacto estimada media para bornas de tornillo (Ohm)
# Una borna de tornillo bien apretada tiene una Rc de aprox. 0.0005 a 0.002 Ohmios
rc_borna = 0.001
potencia_disipada_borna = (intensidad ** 2) * rc_borna
print("💡 DICTAMEN TÉCNICO DE SECCIÓN DE BORNA Y CONDUCTOR:")
print("=" * 65)
print(f"💡 Corriente de la carga: {intensidad:.2f} A")
print(f"💡 Sección teórica calculada por caída de tensión: {seccion_teorica:.3f} mm²")
print(f"💡 Sección Comercial de conductor sugerida: {seccion_elegida} mm²")
print(f"💡 Sección Nominal de borna carril DIN requerida: {seccion_elegida} mm²")
print("-" * 65)
print(f"💡 Potencia disipada estimada en la borna por contacto: {potencia_disipada_borna:.4f} W")
print("=" * 65)
# Ejemplo para una línea de control o fuerza menor: Carga de 4 kW, 230V, 15m, cos_phi = 0.90
calcular_borna_interconexion(potencia_w=4000.0, tension_v=230.0, longitud_m=15.0, cos_phi=0.90)
Este programa en Python modela el flujo de dimensionado de la borna de conexión en función de la conductividad y las caídas de tensión de la línea.
💡 Instrucciones de Uso:
- Copia el prompt haciendo clic en el recuadrodashed de arriba.
- Ejecútalo en tu modelo de lenguaje favorito para obtener el simulador térmico de bornas.
- Usa los resultados para entender la importancia de los pares de apriete reglamentarios.
🔧 Laboratorio Práctico: Selección de bornas para línea trifásica de taller
Se proyecta cablear la acometida trifásica general desde el cuadro de distribución principal hasta una regleta de bornas de paso en un subcuadro local de planta. La línea transporta una potencia activa trifásica de 22 kW a una tensión de 400 V, con un factor de potencia ($\cos\varphi$) de 0.85. La longitud total de la canalización bajo bandeja perforada es de 45 metros, y se admite una caída de tensión máxima del 1.5% para esta derivación.
- Abre el módulo de Cálculo de Secciones de la calculadora REBT Calc.
- Configura los siguientes parámetros en el formulario:
- Tipo de Instalación: Selecciona
Trifásica. - Potencia de la Carga (W): Escribe
22000 W(22 kW). - Tensión (V): Escribe
400 V. - Longitud de la Línea (m): Escribe
45 m. - Factor de Potencia (cos phi): Ajusta el control a
0.85. - Caída de Tensión Admisible (%): Ajusta el control a
1.5 %.
- Tipo de Instalación: Selecciona
- Comprueba el cálculo de la corriente nominal de línea (aproximadamente 37.36 A).
- Identifica la sección comercial del conductor de cobre necesaria según las tablas reglamentarias de corriente admisible e instalativa.
- Determina el tamaño comercial mínimo de la borna de carril DIN correspondiente.
Pregunta de Laboratorio:
Al simular el caso en el módulo de secciones para conductores de cobre con aislamiento XLPE bajo bandeja, ¿cuál es la sección mínima comercial sugerida para el cableado y, por ende, el calibre nominal de las bornas de paso a instalar?
📋 Caso Práctico: Bornas Multi-nivel
Contexto: En el diseño de un cuadro eléctrico compacto de reducidas dimensiones para control de motores de climatización, necesitas optimizar el espacio horizontal ocupado en el carril DIN por las bornas de maniobra.
Pregunta: ¿Qué tipo de borna de carril DIN permite conectar dos conductores distintos en alturas diferentes en un mismo bloque compacto para ahorrar espacio físico?
📋 Caso Práctico: Bornas por Resorte vs Tornillo
Contexto: Debes montar las regletas de paso para una trituradora industrial que genera fuertes vibraciones mecánicas continuas sobre el chasis metálico.
Pregunta: ¿Cuál es la ventaja primordial de las bornas de conexión rápida de tecnología de resorte o push-in frente a las tradicionales bornas de apriete por tornillo?
📋 Caso Práctico: Peines de Conexión
Contexto: En un bloque de 15 bornas consecutivas de control a 24V, necesitas distribuir el mismo potencial negativo (0 V CC) a todas ellas.
Pregunta: Según la norma de seguridad y diseño de armarios de control, ¿cuál es la función de los peines o barras de puenteado enchufables en un bloque de bornas?