Seguramente te hayas hecho esta pregunta al momento de conectar cables a un interruptor termomagnético o una bornera.
La respuesta rápida es: Con el torque correcto, ni de más, ni de menos.
Si bien esa respuesta es correcta, no soluciona nuestro problema, que es saber qué tanto tenemos que apretar los tornillos cuando conectamos cables en una termomagnética, un diferencial, una bornera o una puesta.
Para entender bien porqué es tan importante dar con el torque correcto, primero debemos entender mejor cómo funciona una conexión eléctrica.
Una conexión eléctrica es un enlace que permite el flujo de corriente eléctrica entre dos elementos conductores. Ese enlace se hace simplemente por contacto, pues en el área que los dos conductores se tocan, la corriente eléctrica puede pasar de uno al otro.
Al área de superficie en la que se tocan los conductores se le llama área de contacto.
Así como los cables tienen una resistencia eléctrica que depende de la sección transversal del conductor (cables de 1, 2, 4.. mm2), el contacto eléctrico entre dos conductores también tiene una resistencia de contacto que depende justamente del área de contacto.
Cuanto mayor es el área de contacto, menor será la resistencia de contacto.
Cuanto menor sea la resistencia de contacto, menor será el calor que se libera al pasar corriente por el contacto.
Si la resistencia de contacto es muy alta, al pasar la corriente por la conexión se puede liberar demasiado calor, deteriorando tanto el aislamiento del conductor, como la protección, toma, interruptor, bornera, o lo que estemos conectando.
La forma de evitar una resistencia de contacto alta, es justamente teniendo suficiente área de conctacto, pero la cosa no es tan sencilla, pues en realidad, la resistencia de contacto depende de lo que se llama el área efectiva de contacto.
Si miramos a microescala dos superficies en contacto, en realidad solamente se tocan en un número limitado de lugares, como muestra la siguiente imagen.
Por lo tanto, del área de contacto que podemos ver a simple vista, solamente una fracción es área efectiva de contacto.
El área efectiva de contacto depende de qué tan lisas son las superficies y de la presión de contacto entre ellas. Cuanto mayor es la presión, más se deforman las superficies y aumentan los lugares de contacto, aumentando el área efectiva.
En el caso de conexiones eléctricas por tornillo, la resistencia de contacto es menor cuanto más apretamos los tornillos.
Visto esto, podríamos pensar que lo mejor entonces es apretar lo más posible los tornillos, sin embargo, eso no es así.
Cuanto más torque de apriete le damos al tornillo, más presión de contacto va a ejercer el tornillo, pero también será mayor la flexión de las crestas del tornillo que estamos apretando, veamos esto con más detalle...
Seguramente recuerden la famosa ley de Hooke:
“El alargamiento de un cuerpo sometido a una tensión, por encima de su longitud correspondiente al cuerpo descargado, es directamente proporcional a la fuerza tensora”.
En criollo, lo que nos dice esta ley, es que los cuerpos se estiran o comprimen en forma proporcional a la fuerza que ejercemos sobre ellos, el mejor ejemplo para ver esto es un resorte.
Si hacemos el doble de fuerza (o en el caso de la imagen colgamos el doble de peso), el resorte se estira el doble.
Cuando dos piezas se unen mediante una unión atornillada, a medida que el tornillo gira se reduce la separación entre la cabeza del tornillo y la arandela/tuerca que hacen tope.
Cuando dicha distancia pasa a ser igual al espesor de lo que debe apretar, al continuar girando el tornillo a causa del torque que se le aplica, se comprimen las piezas a unir, dando una presión de unión.
Dicha presión se aplica sobre las crestas del tornillo que se encuentran dentro de la tuerca, y por ley de Hooke, esas crestas se flexan en forma proporcional al torque que se le aplica al tornillo.
Si las crestas se flexan por encima de un cierto umbral, éstas salen de su zona elástica (zona en la que se cumple la ley de Hooke) y se entra en la zona de deformación, y luego puede entrar en la zona de ruptura.
Cuando las crestas del tornillo entran en la zona de deformación, si bien en el momento el tornillo queda muy apretado, al pasar un tiempo (hablamos de semanas, a lo sumo meses) por efecto de dilatación y contracción por variaciones de temperatura, esas crestas deformadas ya no tendrán la capacidad de ajustarse a las variaciones de flexión (como lo haría un resorte) y el apriete del tornillo baja drásticamente, lo cual termina produciendo una mala conexión, debido a que la poca presión disminuye el área efectiva de contacto y eso aumenta la resistencia de contacto.
La capacidad de apriete de un tornillo está dada por la forma y tamaño de las crestas y por la calidad del material del tornillo. Un tornillo con un material de buena calidad tiene un rango elástico mayor lo cual permite un mejor apriete.
La diferencia más grande entre dos materiales eléctricos de diferente calidad (y por ende de precio), está justamente en la calidad de los materiales, en particular de los tornillos y bornes de conexión.
En resumen, lo ideal es apretar lo más posible el tornillo, pero no tanto que haga que las crestas de los tornillos se deformen, pues necesitamos que las crestas se mantengan en su zona elástica (que se comporten como un resorte).
Obviamente es imposible que podamos saber qué tanto torque estamos haciendo con la fuerza de nuestro brazo, y tampoco podemos saber si estamos sacando a las crestas del tornillo de su zona elástica.
La única forma de apretar correctamente los tornillos en una conexión es:
1) Saber exactamente qué torque le tenemos que dar a cada tornillo.
2) Debemos aplicar ese torque con un instrumento que nos permita saber con precisión qué torque estamos aplicando, o sea, con un torquímetro.
Lo primero nos lo dice el fabricante:
Lo segundo lo obtenemos con un torquímetro calibrado:
En resumen, la forma correcta de hacer una conexión eléctrica por tornillo, es apretar el tornillo con un torquímetro, configurado al valor de torque que nos dice el fabricante en cada conexión que hagamos.
En el caso que no contemos con la información o con la herramienta adecuada, recuerda que no deberías apretar al máximo los tornillos, deberías apretar de forma que sientas que aún queda un margen para apretar el tornillo un poco más. Una regla de boliche, sería apretar el tornillo a un 80% de lo máximo que lo apretarías, antes de leer este artículo.
Siempre es mejor apretar el tornillo un poco de menos que de más, pues por más que le demos el torque correcto, las conexiones deben tener un reapriete cada seis meses, como norma de mantenimiento básica.
Por último, debemos recordar que para no dañar el tornillo o la punta del destornillador, debemos utilizar la punta de destornillador adecuada según la cabeza del tornillo que estamos apretando.
El tipo y tamaño de punta del destornillador debe ser el mismo tipo y tamaño que la cabeza del tornillo, de lo contrario, el calze entre ambos será malo y se deformarán tanto el tornillo como el destornillador.
Normalmente con un Philips (PH) y un Pozidriv (PZ) de tamaños 1 y 2 podremos apretar la mayoría de los tornillos para conexiones eléctricas, sin embaro, si observamos los tornillos que normalmente traen los interruptores de riel DIN, veremos que en realidad los tornillos son una mezcla de slotted (paleta común) con un philips o un pozidriv.
A ese tipo de tornillos se les llama PlusMinus (porque el dibujo es como la suma de un + y un -), y como se podrán imaginar, existen destornilladores específicos para ese tipo de tornillos: SL/PH o SL/PZ.
Con esos destornilladores se evita dañar los tornillos, las puntas, y hacer menos fuerza sobre los elementos a conectar.
Así que ya sabes, si eres instalador electricista, tu mejor próxima compra puede ser un juego de torquímetros aislados (1000V) con un juego de puntas SL/PZ y SL/PH.
Si se quieren hacer instalaciones eléctricas duraderas y con baja tasa de fallos, la única forma de conseguirlo es trabajando con materiales eléctricos y herramientas de buena calidad, y siguiendo todas las recomendaciones de selección, configuración e instalación que brindan los fabricantes y las normas internacionales de instalación.
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