El sistema nervioso de la automatización: una guía para los cables de control

Mientras que los cables de alimentación proporcionan la fuerza a los sistemas industriales, los cables de control forman el sistema nervioso crítico. Estos cables especializados transmiten las señales e instrucciones de baja energía que controlan los motores, activan válvulas, recopilan datos de sensores y orquestan procesos automatizados complejos. Desde las líneas de montaje de fábricas y las centrales eléctricas hasta los sistemas de gestión de edificios, los cables de control garantizan que el cerebro de un sistema (PLC, DCS) se comunique con precisión con sus componentes (actuadores, sensores). Su fiabilidad incide directamente en la eficiencia operativa, la seguridad y el tiempo de actividad.

Anatomía de la precisión: Construcción y materiales del núcleo
Un cable de control está diseñado para garantizar la integridad de la señal, no solo la conductividad. Su construcción en capas tiene un propósito específico:

• Conductor: Generalmente se utiliza cobre estañado de hilo fino. El trenzado proporciona flexibilidad para la instalación en bandejas y conductos, mientras que el estañado previene la oxidación en las terminaciones, garantizando una conexión estable y de baja resistencia a lo largo del tiempo.

• Aislamiento: Cada conductor está aislado individualmente con materiales como PVC, polietileno (PE) o polietileno reticulado (XLPE). La elección busca un equilibrio entre flexibilidad, rigidez dieléctrica y resistencia a aceites, calor y productos químicos. La codificación por colores es estándar para facilitar la identificación del circuito (p. ej., marrón/azul/verde-amarillo).

• Blindaje (para aplicaciones críticas): En entornos con ruido eléctrico, se aplica una pantalla de cobre trenzado, lámina o material compuesto sobre el núcleo. Este blindaje actúa como una jaula de Faraday, protegiendo las señales analógicas sensibles (p. ej., 4-20 mA) o los datos digitales de las interferencias electromagnéticas (EMI) generadas por motores y variadores.

• Vaina interior/capa interior: a menudo, una cinta adhesiva o una capa extruida mantiene unido el núcleo y proporciona una superficie lisa sobre el blindaje.

• Cubierta general: La cubierta protectora final, generalmente hecha de compuestos de PVC, poliuretano (PUR) o LSZH (baja emisión de humos y libre de halógenos). Define la durabilidad mecánica del cable y su resistencia a la abrasión, los aceites, la luz solar y la propagación de llamas.

Prioridades de producción: garantizar la confiabilidad desde la planta de producción
La fabricación de cables de control requiere una atención meticulosa a los detalles para evitar fallas en campo:

• Precisión en el cableado y el aislamiento: El cableado del conductor debe ser uniforme para evitar desequilibrios de capacitancia. El espesor del aislamiento debe controlarse con extrema consistencia para mantener una impedancia uniforme y evitar puntos débiles propensos a averías.

• Integridad del blindaje: En cables blindados, el porcentaje de cobertura y la continuidad del blindaje son fundamentales. Cualquier espacio o unión deficiente puede convertirse en una vía de entrada para interferencias electromagnéticas (EMI). El cable de drenaje debe estar correctamente integrado.

• Pureza y compatibilidad del material: Las impurezas en los compuestos de aislamiento o revestimiento pueden crear vías conductoras o provocar un envejecimiento prematuro. Los materiales en diseños multicapa deben ser químicamente compatibles para evitar la migración y la degradación.

• Pruebas rigurosas: cada lote de producción debe someterse a pruebas rigurosas, que incluyen:

• Prueba de alto voltaje (Hi-Pot): para garantizar que no haya defectos de aislamiento.

• Pruebas de continuidad y resistencia: Para cada conductor.

• Prueba de eficacia de blindaje: para versiones blindadas.

• Pruebas de materiales y resistencia a la llama: para verificar el cumplimiento de las normas declaradas (por ejemplo, IEC 60332, IEC 60754).

El dilema entre blindado y no blindado: una elección clave para la aplicación
Seleccionar el tipo de cable correcto es la primera decisión crítica:

• Cables de control sin blindaje: Se utilizan en entornos eléctricamente silenciosos (p. ej., paneles de control, tramos cortos alejados de líneas eléctricas) para señales discretas de encendido/apagado o para alimentar dispositivos no sensibles. Son más flexibles y rentables.

• Cables de control blindados (p. ej., tipos con designaciones /P o /F): Obligatorios en entornos industriales ruidosos. Se utilizan para:

• Señales analógicas (termopares, bucles 4-20 mA).

• Comunicaciones de bus de campo digitales (Profibus, DeviceNet).

• Cualquier cable que corra paralelo a cables de alimentación o cerca de variadores de frecuencia (VFD).

• La terminación adecuada del blindaje en ambos extremos es crucial para la eficacia.

Prácticas recomendadas de instalación: protección de la ruta de la señal
Incluso un cable perfecto puede fallar si se instala incorrectamente:

• Radio de curvatura: respete el radio de curvatura mínimo del fabricante (normalmente entre 10 y 15 veces el diámetro del cable) para evitar dañar los conductores y el blindaje.

• Separación de líneas eléctricas: Mantenga una distancia adecuada (p. ej., un mínimo de 300 mm) con los cables de alimentación de CA. Si es inevitable cruzarlos, hágalo en un ángulo de 90 grados.

• Terminación del blindaje: Utilice prensaestopas y conectores adecuados, diseñados para cables blindados, para mantener un contacto de 360 ​​grados entre el blindaje y el punto de tierra. Evite las conexiones de tipo "cable flexible", que reducen el rechazo de ruido de alta frecuencia.

• Gestión de cables: Asegure los cables en bandejas o conductos para evitar tensiones y abrasión. Evite los mazos apretados que pueden generar calor.

Dónde son indispensables: Aplicaciones industriales básicas
Los cables de control son el elemento vital de la automatización moderna:

• Automatización de fábrica: conexión de controladores lógicos programables (PLC) a sensores, pulsadores, arrancadores de motores y luces indicadoras en líneas de producción.

• Industrias de proceso: en petróleo y gas, productos químicos y farmacéuticos para sistemas de control distribuido (DCS), que vinculan salas de control con válvulas, bombas y transmisores.

• Energía e Infraestructura: Dentro de los sistemas auxiliares de las centrales eléctricas, instalaciones de tratamiento de agua y sistemas de gestión de edificios HVAC.

• Maquinaria y robótica: proporcionamos conexiones flexibles para piezas móviles en máquinas CNC, brazos robóticos y sistemas transportadores.

En la era de la Industria 4.0 y la fabricación inteligente, la demanda de adquisición y control de datos fiables es mayor que nunca. El humilde cable de control, a menudo ignorado, es un elemento fundamental de esta inteligencia. Su diseño, producción e instalación representan una cadena de precisión donde cualquier eslabón débil puede comprometer todo el sistema. Al comprender su construcción, seleccionar cuidadosamente el tipo adecuado para el entorno eléctrico y adherirse a estrictas prácticas de instalación, los ingenieros y técnicos garantizan que las órdenes emitidas por los sistemas de control se ejecuten fielmente, manteniendo nuestro mundo automatizado funcionando de forma fluida y segura.