Cómo seleccionar cables flexibles para aplicaciones industriales

Hace poco fui a una exposición de robótica en un espacio de creación local. El ingenio y la diversidad de los equipos expuestos eran impresionantes. Quedé particularmente impresionado con Spot, el robot de Boston Dynamics con forma de perro, aunque debo admitir que sus movimientos no del todo caninos me resultaron desconcertantes.

Esta experiencia me hizo pensar en los desafíos que plantea la distribución de energía y datos en la maquinaria en movimiento. Para aplicaciones bien establecidas, como sistemas de recogida y colocación, hasta campos emergentes como cobots, los cables deben doblarse y trenzarse con regularidad. Este es un problema para el cableado corriente diseñado para aplicaciones estáticas. Cuando se someten a flexiones repetidas, estos cables pueden degradarse debido a una variedad de factores. Por ejemplo:

• El revestimiento del cable puede dañarse por la abrasión con los sistemas de gestión de cables u otros elementos ambientales.
• Los materiales de aislamiento y revestimiento pueden agrietarse o romperse debido a la tensión repetida.
• Los conductores y el blindaje pueden fracturarse, especialmente en aplicaciones con movimientos complejos que requieren una flexión continua del cable.

En ambientes hostiles, los efectos de esta degradación pueden agravarse por la presencia de materiales abrasivos o corrosivos y temperaturas extremas. Estos riesgos ambientales pueden debilitar el revestimiento y el aislamiento, haciéndolos vulnerables a fallas.

Para garantizar la longevidad en este tipo de aplicaciones, resulta útil adoptar una filosofía de diseño de afuera hacia adentro. Por ejemplo:

• Comience por asegurarse que el revestimiento del cable puede resistir los riesgos ambientales exteriores.
• Determine si se requiere un sistema de blindaje y confirme que pueda soportar la tensión esperada.
• Asegúrese de que el cable tenga una estructura interior adecuada, lo cual incluye conductores diseñados para flexiones repetidas.

Examinaremos cada uno de estos factores con más detalle.

Elegir un material duradero para el revestimiento del cable

Los cables flexibles para entornos industriales suelen llevar revestimientos compuestos de cloruro de polivinilo (PVC), poliuretano (PUR) o elastómero termoplástico (TPE). Si bien cada material tiene sus ventajas, el TPE ofrece una resistencia superior a la mayoría de los riesgos ambientales (Figura 1). El TPE también se destaca por su excepcional flexibilidad, que le permite soportar repetidas flexiones y dobleces sin agrietarse ni romperse.

Figura 1: El TPE ofrece una resistencia superior a la mayoría de los riesgos ambientales. (Fuente de la imagen: Alpha Wire)

Estas ventajas se pueden ver en los cables Xtra-Guard Flex TPE de Alpha Wire. Clasificados para 1 millón de ciclos de flexión y con clasificaciones de llama FT4 y Oil Res I/II, estos cables están diseñados para proporcionar alta confiabilidad y rendimiento en aplicaciones como la robótica de fabricación y el control de movimiento.

Estos cables están disponibles en las variantes de cable de bandeja con potencia limitada (power-limited tray cable, PLTC) o de cable de bandeja (tray cable, TC). Las clasificaciones PLTC y TC significan que un cable se puede tender directamente en bandejas de cables o canaletas sin ninguna protección adicional, incluso en ambientes al aire libre, lo que simplifica la instalación y reduce los costos.

Alpha Wire también ofrece cables de control Xtra-Guard Continuous Flex TPE para aplicaciones de flexión rodantes, como los sistemas de pórtico. Estos cables presentan una construcción aún más robusta para soportar tensiones extremas.

Equilibrio entre flexibilidad y eficacia en el material de blindaje

Las opciones de blindaje contra interferencias electromagnéticas (electromagnetic interference, EMI) pueden ser abrumadoras. Los ingenieros deben elegir entre una amplia gama de materiales, como cobre y aluminio, así como numerosos métodos de construcción, como láminas y trenzados. Cada opción tiene ventajas y desventajas en cuanto a la efectividad del blindaje, la resistencia mecánica, el costo y el peso.

Una forma de minimizar estos inconvenientes es utilizar una combinación de blindajes. Por ejemplo, el exclusivo Supra-Shield de Alpha Wire utiliza una lámina de aluminio/poliéster/aluminio y un blindaje trenzado de cobre estañado para una cobertura ajustada del 75%. Como se ilustra en la Figura 2, la combinación de blindajes de lámina y trenzados proporciona un rendimiento EMI excepcional al tiempo que conserva una excelente flexibilidad.

Figura 2: Supra-Shield combina blindajes de lámina y trenzados para lograr un rendimiento superior. (Fuente de la imagen: Alpha Wire)

Conductores diseñados para una mayor durabilidad

Los conductores de un cable flexible deben tener un diseño trenzado para garantizar la longevidad (Figura 3). Este diseño distribuye la tensión producida por la flexión en lugar de concentrarla en un solo punto, lo que reduce la fatiga del metal y el riesgo de rotura. Todos los cables Xtra-Guard Flex TPE utilizan un diseño trenzado y ofrecen tamaños que van de 10 a 20 CAE (AWG) y un número de conductores de 2 a 12.

Figura 3: Los conductores trenzados como los que se muestran aquí distribuyen la tensión para reducir la fatiga del metal. (Fuente de la imagen: Alpha Wire)

Conclusión

La maquinaria en movimiento presenta desafíos únicos en lo que respecta al cableado. Garantizar que los cables puedan soportar los rigores de estas aplicaciones y su entorno operativo es crucial para la longevidad y confiabilidad del sistema. Como se ha demostrado, materiales como TPE ofrecen una resistencia y flexibilidad superiores, mientras que sistemas de blindaje innovadores como Supra-Shield de Alpha Wire brindan un rendimiento EMI óptimo sin sacrificar la durabilidad. Además, el uso de conductores trenzados en cables garantiza que puedan soportar las tensiones de sus aplicaciones.