Cable de automatización industrial: cómo elegir el adecuado para su máquina

Una línea de producción automatizada es un lugar difícil para tender un cable. Una cadena de arrastre puede realizar ciclos varios millones de veces al año, la muñeca de un robot gira a través de múltiples ejes y un servomotor empuja alta corriente a través de conductores que se encuentran a sólo milímetros de una señal de retroalimentación. Cuando una máquina se detiene, el cable suele ser el último componente del que alguien sospecha y el primero que vale la pena inspeccionar.

Por tanto, elegir un cable para automatización industrial no consiste en encontrar la opción más gruesa o más barata. Se trata de hacer coincidir los detalles de construcción, como el cableado, el aislamiento, el blindaje y la cubierta, con el movimiento, la química y el ruido eléctrico de una máquina específica. Esta guía cubre las familias de cables que componen un sistema de automatización típico, las formas en que fallan y las preguntas que vale la pena hacerse antes de realizar un pedido.

¿Qué hace que un cable sea adecuado para la automatización industrial?

La frase cable de automatización industrial es un término general, no un producto único. Cubre todo, desde cableado de control de 24 V dentro de un gabinete hasta cables de motor blindados que corren a lo largo de un pórtico. Lo que comparten los buenos es que fueron diseñados para el movimiento, el ruido y la contaminación más que para una instalación fija dentro de una pared.

• Conductores de hilo fino. El trenzado flexible de clase 5 y clase 6 permite que el cobre se doble sin endurecerse ni agrietarse, que es lo que eventualmente destruye un conductor rígido en un eje en movimiento.
• Aislamiento elegido expresamente. TPE, PUR, silicona y XLPE intercambian flexibilidad, rigidez dieléctrica y rango de temperatura de manera diferente, y la elección generalmente sigue la condición más caliente que verá el cable.
• Blindaje donde las señales son débiles. Una trenza, una lámina o una combinación de ambas mantienen el ruido de conmutación alejado de los codificadores, sensores y el tráfico de autobuses.
• Una chaqueta que resiste al medio ambiente. El PUR resiste el aceite y la abrasión, el PVC cubre los paneles en general y la silicona se gana su lugar alrededor de las fuentes de calor.
• Geometría consistente. Las capas concéntricas, los rellenos adecuados y un perfil redondo mantienen el cable estable dentro de una cadena y predecible en un prensaestopas.

Un cable que transporta un suministro de motor de 400 V y un cable que transporta una señal de codificador pueden parecer similares desde el exterior, pero el espesor del aislamiento, la cobertura del blindaje y los objetivos de capacitancia son diferentes. Usar un tipo para ambos trabajos es uno de los atajos más comunes y costosos en proyectos de automatización.

Las principales familias de cables en un sistema de automatización

La mayoría de las máquinas utilizan cinco o seis familias de cables distintas, cada una de las cuales realiza un trabajo diferente. Clasificarlos temprano hace que el resto de la selección sea sencilla.

En una modernización típica, los cables de datos y retroalimentación causan la mayor cantidad de interrupciones, porque allí el blindaje y la impedancia importan más que el calibre del conductor. Un cable de bus bien especificado, por ejemplo, mantiene la comunicación estable incluso cuando comparte un conducto con cables de transmisión durante varios metros.

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También ayuda organizar la selección por aplicación en lugar de solo por tipo de cable, porque una línea de embalaje, una celda CNC y una celda de trabajo robótica imponen exigencias muy diferentes a la misma construcción. Agrupamos estas combinaciones por industria en nuestro soluciones de automatización descripción general, que suele ser un punto de partida más rápido que una larga lista de productos.

Donde fallan primero los cables de automatización

Las fallas rara vez comienzan en el cobre. Comienzan en la chaqueta, el escudo o la estructura de la hebra y terminan bajo una condición que nunca entró en la especificación.

• Flexión continua. La chaqueta se agrieta en el punto de máxima curvatura y el daño suele aparecer después de unos pocos millones de ciclos en lugar de unos pocos miles.
• Torsión. Un cable clasificado para doblarse no está clasificado automáticamente para torcerse, y las muñecas multieje se tuercen constantemente.
• Aceite, refrigerante y fluido hidráulico. El PVC estándar se hincha y se ablanda en contacto con muchos fluidos de mecanizado, que es donde las chaquetas de PUR muestran su valor.
• Interferencia electromagnética. Los pares de señales sin blindaje que se extienden junto a los cables del variador captan ruido de conmutación y producen errores de posición intermitentes que son difíciles de rastrear.
• Calor. Las carcasas de motores, los hornos y las celdas de soldadura llevan la temperatura ambiente más allá de los límites de los compuestos de uso general.
• Abrasión y desgaste de la cadena. Los cables que rozan entre sí o contra los rodillos guía pierden su capa exterior mucho antes de que fallen los conductores.

Dos de ellos merecen especial atención. En una cadena portacables, el factor decisivo casi siempre es el compuesto de la cubierta y el radio de curvatura con el que está realmente instalado el cable, no el impreso en la hoja de datos. Un cable de cadena de arrastre con la clasificación adecuada mantiene su rendimiento eléctrico durante millones de ciclos precisamente porque el escudo y la cubierta fueron diseñados para moverse juntos en lugar de luchar entre sí.

Cable de cadena de arrastre blindado TRVVP para sistemas de ascensores Cable móvil flexible con blindaje general para ascensores, que admite señales de control, datos, vídeo y bus en movimiento alternativo del eje. Ver producto →

Materialeses de blindaje y chaquetas: los que deciden en silencio

Cómo se construye el blindaje

La lámina con alambre de drenaje maneja bien el ruido de alta frecuencia y es económica, mientras que un blindaje de cobre trenzado es mejor para interferencias de baja frecuencia y agrega resistencia mecánica. Los escudos combinados ofrecen ambas cosas, a costa de peso y de un diámetro ligeramente mayor. La cobertura importa tanto como el tipo de blindaje: una trenza del 85 por ciento y una trenza del 95 por ciento se comportan de manera muy diferente junto a un variador de 15 kW. Como regla general, coloque los cables de alimentación y señal en conductos separados cuando sea posible, crúcelos en ángulo recto cuando no sea posible y utilice construcciones blindadas para todo lo que esté por debajo de 24 V.

Comparación de materiales de chaqueta y aislamiento

Una secuencia de selección práctica

Cuando un proyecto tiene docenas de tendidos de cables, trabajar con la misma secuencia corta para cada uno mantiene la especificación honesta.

1. Primero defina el movimiento: estático, flexión ocasional, flexión continua o torsión. Todo lo demás se deriva de esta respuesta.
2. Confirme la carga eléctrica, incluido el nivel de voltaje, la corriente y si se requiere un conductor de tierra de protección dentro del mismo cable.
3. Identifique el tipo de señal y la velocidad, ya que la medición analógica, la retroalimentación del codificador y Ethernet tienen diferentes necesidades de blindaje e impedancia.
4. Enumere el medio ambiente: aceites, refrigerantes, agua, polvo, exposición a los rayos ultravioleta y cualquier requisito de área peligrosa.
5. Compruebe el rango de temperatura durante el funcionamiento y durante la instalación, ya que ambos suelen ser muy diferentes.
6. Revise la geometría de la instalación, incluido el radio de curvatura mínimo, el recorrido de la cadena y si el cable estará fijo, guiado o suspendido.
7. Confirme la certificación y la documentación, en particular la certificación CE o UL y los informes de prueba que le solicitará su cliente o inspector.

Para brazos robóticos de múltiples ejes, esta secuencia generalmente apunta hacia una construcción de PUR con un alto número de hebras y un escudo diseñado para resistir torsión repetida en lugar de flexión simple.

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Certificación, personalización y suministro

Los proyectos de automatización orientados a la exportación rara vez aceptan un cable genérico. Las certificaciones CE y UL, las opciones retardantes de llama y libres de halógenos con bajo contenido de humo y los datos de prueba documentados suelen ser parte de la condición de compra en lugar de un buen extra. Longitudes personalizadas, codificación de colores del núcleo, leyendas impresas y blindaje personalizado son solicitudes igualmente comunes, porque un cable que se adapta a la máquina la primera vez ahorra un día entero de puesta en servicio.

Como fabricante con nuestra propia base de producción en Xuancheng, Anhui, manejamos ambos extremos de ese rango: control estándar, datos, servo y familias de cables flexibles, y construcciones modificadas construidas según el dibujo del cliente. Las opciones de cables también cambian en entornos peligrosos, donde un único eslabón débil en la integridad de la señal puede afectar todo un sistema de seguridad, un tema que cubrimos con más profundidad en este artículo sobre Cables de instrumentación en zonas peligrosas. .

Uniéndolo todo

El cable de automatización industrial es una pequeña partida en la mayoría de los presupuestos de proyectos y una proporción sorprendentemente grande del tiempo de inactividad no planificado. Tratarlo como una decisión de ingeniería en lugar de una decisión de compra, con el perfil de movimiento, el entorno y los requisitos de señal anotados antes de ordenar cualquier cosa, suele ser suficiente para evitar fallas comunes. Si no está seguro de qué construcción se ajusta a un eje específico, envíenos los detalles de la aplicación y analizaremos las opciones con usted, desde un cable de control estándar hasta un diseño flexible totalmente personalizado.