Trenza blindada de cobre y protección contra las descargas electrostáticas
En mi anterior publicación en el blog sobre las descargas electrostáticas, "No permita que las descargas electrostáticas sean una experiencia traumática", describí las enseñanzas que recibí sobre los peligros de este fenómeno en mi época de estudiante de Ingeniería. Desgraciadamente, debido en parte a la creencia infundadamente optimista de que los creadores de componentes electrónicos modernos habían tomado medidas para protegerlos de las descargas electrostáticas, comencé a bajar la guardia.
Para mi infortunio, entendí claramente el alcance de mi craso error cuando se produjo una intensa descarga electrostática, a modo de rayo dispuesto a arrasarlo todo, que sembró el caos en mi proyecto "Motor de prognosticación fantasmagórica y pedagógica" (sin preguntas, por favor) que realizaba como hobby. Tras este desastre, actualicé rápidamente mis protocolos y precauciones personales de carácter antiestático.
Entre otras cosas, compré una alfombra con cable de conexión a tierra de grandes dimensiones y propiedades disipadoras como la 6672436 de ACL Staticide. También compré varias pulseras antiestáticas con los cables correspondientes, como el producto combinado ECWS61M-1 de SCS, así como una cantidad igual de adaptadores para clavijas de conexión a tierra, como las unidades 09838 de Desco.
Como también indiqué en mi publicación anterior, ya puede tener todas las almohadillas, las cintas y los adaptadores antiestáticos del mundo que, si no están bien conectados a tierra, no le servirán de nada. Esta es otra cuestión que aprendí por las malas, porque aunque el piloto LED de la base de enchufes emita un brillo reconfortante, nunca se sabe si la toma de corriente de la pared es defectuosa. Por tanto, recomiendo encarecidamente rascarse el bolsillo y adquirir un probador de enchufes, como el RT210 de Klein Tools.
Por lo que respecta al motor de prognosticación, cuando llegó el momento de instalar los cables de los interruptores de codillo, los interruptores pulsadores, los potenciómetros y los pilotos LED en el gabinete inferior, antes de mi emocionante sorpresa con la descarga electrostática, probablemente hubiera utilizado fragmentos individuales de cable de conexión trenzado de 22 CAE (AWG) estándar. Sin embargo, después de haber aprendido del incidente de la descarga electrostática, tomé la sabia decisión de usar un cable blindado de cuatro conductores, como el cable 8723 060100 de 22 CAE (AWG) que suministra Belden (figura 1).
Figura 1: Todos los cables utilizados para el gabinete inferior del motor de prognosticación son blindados y constan de varios conductores. (Fuente de la imagen: Max Maxfield)
Una de las consecuencias fue que una tarea de cableado que, en principio, debía durar un par de horas acabó alargándose varios días. Si se fija en la parte izquierda inferior de la figura 1, por ejemplo, verá que hay varias secciones de cable blindado, cada una de ellas de aproximadamente 1 pulgada de longitud. Estoy seguro de que un técnico experto podría haber terminado antes.
La parte positiva es que, a partir de ahora, si alguien se interesa por mi opinión sobre los sistemas antiestáticos, lo único que tendré que hacer será enseñarle la parte posterior de mi motor de prognosticación para que le quede muy claro que ya no me arriesgo con nada.
Pero, un momento, aún hay más. También invertí en un rollo de cinta de cobre adhesiva, como el producto de 3M 1181 X de 1 in. Me puse una de mis elegantes pulseras antiestáticas nuevas y utilicé esta cinta para envolver los cables de alimentación de la placa de desarrollo del microcontrolador y los cables de alimentación y señal de la caja del medidor. En ambos casos, añadí cables para conectar la lámina de cobre a tierra (figura 2).
Figura 2: Los cables de alimentación y señal de la placa del microcontrolador en el gabinete superior del motor de prognosticación, y los de la placa de la caja del medidor, están ahora envueltos en cinta de cobre conductora, que a la vez está conectada a tierra. (Fuente de la imagen: Max Maxfield)
Utilizar la cinta de cobre de esta manera presenta varias ventajas; una de las más destacadas es que se puede aplicar a arneses de cableado existentes sin tener que desconectarlo todo. Desafortunadamente, aunque estoy convencido de que un técnico experto podría haber aplicado esta cinta de cobre de una manera mucho más decorosa, mi intento acabó pareciendo un bodrio, como suele decirse.
La trenza blindada de cobre al rescate
Hablé de este problema con un amigo llamado Rick Curl, quien me informó de que otra solución que podía considerar era la trenza blindada de cobre. Cosas del destino, en esos momentos, Rick (que ahora ya está jubilado) trabajaba en una empresa en la que se fabricaban equipos de prueba para líneas de trasmisión de alimentación con cargas de cientos de miles de voltios. Resultó que en su empresa compraron cierta forma de cable coaxial RG/8 enfundado en una trenza, pero solo necesitaban los conductores interiores, de modo que sacaron la trenza y, créase o no, la desecharon. De modo que, al cabo de unos días, Rick vino a mi oficina y me regaló trenza suficiente para el resto de mi vida. En la figura 3, sostengo con orgullo mi nuevo sistema contra las descargas electrostáticas.
Figura 3: Muy emocionado por el suministro de trenza blindada de cobre que me va a durar toda la vida. No solo es una medida contra las descargas electrostáticas, sino que también es un sistema muy recomendable para la conexión a tierra en entornos de RF, gracias al efecto Kelvin. (Fuente de la imagen: Max Maxfield)
Lo bueno de la trenza blindada de cobre es que, además de proteger contra las descargas electrostáticas, también es muy útil para la conexión a tierra en entornos de RF. Esto es debido al efecto Kelvin: a frecuencias elevadas, la corriente tiende a fluir por la superficie del conductor en lugar de recorrer toda el área. La trenza tiene mucha más área de superficie que un cable sólido (o incluso trenzado) del mismo calibre.
Por tanto, armado con mi recién descubierta trenza, me dispuse inmediatamente a proteger los principales cables de alimentación (5 voltios) y señal. Otra gran ventaja es que, una vez que se han insertado los cables en la trenza, se puede tirar de los extremos de la trenza para reducir el diámetro y que arrope más firmemente los cables que protege (figura 4).
Figura 4: Además de ser sumamente eficaz contra las descargas electrostáticas, se puede tirar de la trenza blindada de cobre para que se ajuste bien alrededor de los cables que protege, lo que resulta en una presentación estéticamente agradable. (Fuente de la imagen: Max Maxfield)
Si se observa de cerca, se puede ver que soldé fragmentos cortos de cable en un extremo de cada pieza de trenza para hacer conexiones a tierra. Además, apliqué trozos cortos de material termocontráctil en ambos extremos de cada pieza de trenza para evitar que se deshilache.
Afortunadamente, para quienes no dispongan de un suministro de trenza blindada de cobre reciclada, este producto asombroso se puede comprar en diversos diámetros, como la trenza tubular con conexión a tierra MBC0.50CP25 de 0.5 in de diámetro de Techflex.
Conclusión
Cuando hablo con estudiantes de Ingeniería que acaban de comenzar la carrera, uno de los consejos que les brindo, además de sugerirles que presten atención y aprendan de los errores ajenos, es que siempre intenten tener un proyecto en marcha como hobby. Además de ser una manera de relajarse al pensar en otras cosas aparte del trabajo (hablo por mí mismo), trabajar en los proyectos que realizo como hobby hace que, invariablemente, aprenda todo tipo de cosas útiles. En el caso del motor de prognosticación, aprendí más sobre las descargas electrostáticas de lo que hubiera deseado, pero también tuve la oportunidad de conocer una serie de herramientas, materiales y técnicas que me irán muy bien para el futuro.

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