Cables de Control Apantallados: Blindaje de la Capa Metálica y Puesta a Tierra

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El control de la capa de blindaje metálico en los cables es una medida crucial para reducir y prevenir interferencias eléctricas. Esto incluye el blindaje total del núcleo, el blindaje dividido y el blindaje total de doble capa, entre otros. La elección del tipo de blindaje metálico en los cables de control apantallados debe basarse en la intensidad de las posibles interferencias eléctricas que puedan afectar. También debe tener en cuenta medidas integrales para suprimir dichas interferencias y cumplir con los requisitos de reducción de interferencias y sobretensiones.

Tabla de contenidos

• Selección el Apantallamiento de los Cables de Control de las Señales
• Consideraciones sobre la Puesta a Tierra de la Capa de Blindaje
• ¿Por Qué No Debe Conectarse a Tierra Repetidamente el Apantallamiento de un Cable?
  • Situaciones Especiales
• Selección de Cables de Control Apantallados Colocados Paralelamente a Cables de Alta Tensión
• Resumen

Cuanto mayor sea la exigencia en cuanto a la reducción de interferencias, mayor será la inversión necesaria, y cuando se utiliza cinta de cobre o trenza de cobre en el blindaje total, el precio del cable puede aumentar en un 10% a 20%.

Para controlar las interferencias eléctricas en circuitos de alta potencia, en general, se pueden utilizar cables para sistema de control sin blindaje metálico, excepto cuando estén cerca de dispositivos de distribución de alto voltaje o cables de alto voltaje durante distancias largas.

Por otro lado, en circuitos de señales de baja potencia, si están expuestos a entornos con interferencias y no tienen medidas efectivas de protección contra interferencias, se recomienda el uso de cables de control con blindaje metálico para evitar que las interferencias eléctricas afecten a los circuitos de señales de baja potencia, lo que podría provocar falsas alarmas o daños en el aislamiento.

Si los cables de control de circuitos de baja potencia se mantienen a una distancia suficiente de los cables eléctricos o se colocan en tubos de acero, es posible reducir las interferencias eléctricas a niveles aceptables.

Selección el Apantallamiento de los Cables de Control de las Señales

Cuando se trata de sistemas de monitoreo de computadoras y circuitos de señales, la elección del tipo de blindaje para cables debe seguir estos principios:

1. Señales de conmutación: se puede usar un blindaje total.
2. Señales analógicas de alta tensión: se debe preferir el blindaje total del núcleo, y en caso necesario, se puede utilizar un blindaje dividido del núcleo.
3. Señales analógicas de baja tensión o señales de pulsos: se recomienda un blindaje dividido del núcleo, y en caso necesario, se puede utilizar un blindaje total compuesto con blindaje dividido del núcleo.

Consideraciones sobre la Puesta a Tierra de la Capa de Blindaje

1. En el caso de los circuitos de señales analógicas de los sistemas de control de computadoras, es aconsejable utilizar una conexión a tierra centralizada. Esto se debe a la necesidad de garantizar el funcionamiento normal del sistema de monitoreo de computadoras, ya que incluso interferencias eléctricas de alrededor de 1 voltio pueden causar errores en las decisiones lógicas. Una conexión a tierra centralizada evita la formación de corrientes de bucle de tierra.
2. Para otros cables de control cuya capa de blindaje no requiera una conexión a tierra centralizada, se puede considerar la conexión a tierra en dos puntos en caso de interferencias electromagnéticas significativas y una conexión a tierra en un punto en caso de interferencias estáticas significativas.
3. En el caso de capas de blindaje dobles o compuestas, la capa de blindaje interna debe conectarse a tierra en un punto, mientras que la capa de blindaje externa puede conectarse a tierra en dos puntos.
4. Al elegir una conexión a tierra en dos puntos, es importante considerar que la capa de blindaje no se dañe bajo la influencia de corrientes transitorias.

¿Por Qué No Debe Conectarse a Tierra Repetidamente el Apantallamiento de un Cable?

Conectar a tierra la capa de blindaje de un cable en ambos extremos puede resultar en problemas como:

1. Posible diferencia de potencial entre los puntos de tierra en ambos extremos, lo que podría generar corrientes débiles que convierten efectivamente la capa de blindaje en un conductor de tierra.
2. La conexión a tierra de ambos extremos de la capa de blindaje en áreas de trabajo con interferencias de alta frecuencia puede introducir capacitancia parásita entre la capa de blindaje y los cables de señal internos, lo que puede afectar gravemente la precisión de las mediciones y causar errores en la señal.
3. Las especificaciones de muchos variadores y PLC (Controladores Lógicos Programables) indican claramente que los cables de señal con capa de blindaje deben conectarse a tierra en un solo extremo, y el punto de tierra debe estar en el lado del controlador.

Situaciones Especiales

1. Cuando hay interferencias de corriente fuerte desde el exterior y la conexión a tierra única no es suficiente para una descarga estática rápida. En este caso, si el área de la sección transversal de la conexión a tierra es lo suficientemente grande como para garantizar una descarga estática rápida, aún se debe utilizar una conexión a tierra única. Sin embargo, si no es así, se debe usar una capa de blindaje de doble capa y realizar una conexión a tierra en varios puntos para reducir la interferencia lo más rápido posible.
2. Requisitos de seguridad, como protección contra sobretensiones y rayos. En tales casos, se requiere una doble capa de blindaje para garantizar la seguridad de las personas y los equipos, y la capa de blindaje externa se conecta a tierra por razones de seguridad, mientras que la capa de blindaje interna se conecta a tierra en un solo extremo para reducir interferencias.

Selección de Cables de Control Apantallados Colocados Paralelamente a Cables de Alta Tensión

La tensión nominal de los cables de control apantallados debe ser igual o superior a la tensión de funcionamiento del circuito y cumplir con los requisitos de sobretensión transitoria y de frecuencia de trabajo que puedan experimentar. Dado que las líneas de cables de alta tensión suelen utilizar protección diferencial longitudinal, los cables de control utilizados para señales de protección y monitoreo a menudo se colocan en paralelo a los cables de alta tensión (comúnmente conocidos como cables de guía).

Cuando ocurre una falla a tierra de fase única en el sistema de alta tensión, las interferencias electromagnéticas pueden inducir tensiones de sobretensión de frecuencia de trabajo en los cables de control paralelos. Estas tensiones pueden exceder el nivel de aislamiento de los cables de control apantallados comúnmente utilizados.

Por ejemplo, en el caso de cables de control blindados con cinta de acero, se ha medido que las tensiones de sobretensión inducidas pueden alcanzar entre 21-25 kV (para cables blindados con cinta de acero) o 12-15.5 kV (para cables con revestimiento de plomo) en un cable de 12 km de largo de 275 kV en el Reino Unido en presencia de una corriente de falla a tierra de fase única de 25 kA. Por lo tanto, los cables de control con clasificaciones de 5 kV o 15 kV estándar no cumplen con los requisitos de sobretensión.

Para mitigar las tensiones de sobretensión inducidas, se pueden tomar medidas como:

1. Conexión a tierra de núcleos de repuesto en los cables de control.
2. Conexión a tierra en ambos extremos de los cables de alimentación eléctrica.
3. Adición de cables de tierra en paralelo.

Resumen

En resumen, el control de la capa de blindaje metálico y la conexión a tierra de cables de control son aspectos críticos para garantizar un funcionamiento seguro y libre de interferencias en sistemas de control y monitoreo, especialmente en entornos con alta interferencia eléctrica y cables de alta tensión cercanos. Se deben seguir principios específicos para la selección de cables de control y la configuración de la conexión a tierra según las necesidades de cada aplicación.