¿Problemas de compatibilidad electromagnética? Resuélvalos aplicando el efectivo concepto de puesta a tierra de Helukabel y prepare el diseño de su planta para los desafíos de la Industria 4.0.
Averías, mensajes de error o paradas de máquinas: estos son algunos de los problemas que causan las redes de transmisión de datos Ethernet y bus en las plantas de producción. Pero, ¿cuál es el origen de los errores de comunicación en red? Los usuarios suelen culpar al rendimiento de los cables y conductores. Recientemente, HELUKABEL publicó un whitepaper en el que explica por qué esta es una visión demasiado limitada del asunto y por qué una compatibilidad electromagnética (EMC) inadecuada en las plantas puede provocar errores en la transmisión de datos.
Posibles causas de fallas en las plantas
Hay una serie de factores que pueden provocar averías en las plantas: el incumplimiento de las instrucciones de cableado durante la construcción de los conductos de cables, el uso de longitudes de cable excesivas, la selección incorrecta de tipos de cable y/o conectores, la instalación de demasiados conectores y la presencia de campos magnéticos. Estos últimos constituyen un riesgo de perturbación de la instalación cuando el concepto de puesta a tierra no se aplica de forma óptima. Por lo tanto, es especialmente importante que los operadores de las plantas apliquen conceptos de puesta a tierra que no sólo sean correctos, sino que, lo que es aún más importante, estén adaptados a sus necesidades. De este modo, las interrupciones, cortes y pérdida de ventas de toda una planta causadas por una compatibilidad electromagnética inadecuada pueden convertirse en cosa del pasado.
Más potencia y frecuencias más altas en espacios más reducidos
A principios de la década de 2000, la compatibilidad electromagnética rara vez era un problema en la maquinaria de las plantas. Las instalaciones de producción solían estar situadas en fábricas enormes donde las máquinas y los robots individuales disponían de mucho espacio y funcionaban a grandes distancias unos de otros. El flujo de datos se controlaba fácilmente, lo que reducía las interrupciones relacionadas con una compatibilidad electromagnética inadecuada.
Las plantas actuales están diseñadas para ser más compactas y eficientes. El ahorro de tiempo y espacio es importante para las empresas, ya que ambos tienen un gran impacto en los costos y los beneficios. Los modernos robots industriales de alto rendimiento están ahora situados cerca unos de otros y trabajan con más rapidez, precisión y eficacia que nunca. Además, sus tareas son cada vez más complejas y extensas. Para realizar su trabajo correctamente, los robots actuales necesitan más datos y mayores velocidades de transmisión. Este aumento de datos, a su vez, requiere bandas de frecuencia más anchas y altas. Los campos magnéticos resultantes inducen inevitablemente corrientes y tensiones de ruido. Mientras que las líneas de bus solían funcionar en la banda de frecuencias de 500 kilohertz a 16 megahertz, Ethernet industrial utiliza frecuencias que oscilan entre 1 y 600 megahertz, según la categoría. Hoy en día pueden utilizarse incluso frecuencias de hasta 4 gigahertz para Ethernet monopar -SPE por su sigla en inglés Single Pair Ethernet- (con MultiGig BASE-T1). Como regla general, cuanto mayor sea la gama de frecuencias utilizables de un cable, más susceptible será la instalación a las interferencias electromagnéticas y, por tanto, mejor deberá ser el apantallamiento.
Sin embargo, cuanto más complejo sea el apantallamiento del cable, más inflexible, cara y gruesa será su construcción. Lo mismo ocurre con los procesos de montaje posteriores, como la conexión del cable al enchufe. Por tanto, la solución es minimizar los campos magnéticos desde el principio y proteger los cables de ellos. ¿Pero cómo? La respuesta es la aplicación del concepto correcto de puesta a tierra, que incluye cintas de puesta a tierra, prensaestopas EMC, conductores trenzados (clase 2 o 5) y cables apantallados de alta calidad.
Resumen de los efectos sobre el funcionamiento de la máquina
➤ Las nuevas instalaciones de última generación funcionan con mayores volúmenes de datos, valores de aceleración más elevados y velocidades de desplazamiento más rápidas. Una transmisión de datos más rápida requiere más potencia.
➤ Más potencia y velocidades de desplazamiento más rápidas implican que los accionamientos deben ser más potentes y consumir más corriente.
➤ Las corrientes más altas, a su vez, aumentan la radiación electromagnética liberada al medio ambiente.
➤ Cuanto más cerca estén las máquinas y los robots, mayor será la radiación, ya que la distancia también es un factor que influye en las interferencias electromagnéticas. De ahí que las interferencias de los campos magnéticos puedan reducirse aumentando las distancias de separación.
Ejemplo de concepto de puesta a tierra de una planta
El conductor trenzado (6) se coloca en el ducto de cables (7) y se conecta a todas las secciones conductoras de la planta para proporcionar una compensación de potencial y evitar interferencias de campo magnético desde el principio. El esquema muestra el armario de distribución (9), el robot (1) y el panel de control (2) conectados entre sí mediante una cinta de puesta a tierra de cobre (5). Gracias a su superficie de contacto ampliada, el prensaestopas EMC (3) mejora la conductividad entre el apantallamiento del cable y el prensaestopas de la carcasa. El diagrama también muestra el uso de cables unipolares H07V-K/07V-K (4) y dispositivos PROFInet (8) para la puesta a tierra de cada uno de los componentes de la instalación. La decisión de utilizar cables verdes/amarillos (puesta a tierra de protección) o rosas (puesta a tierra funcional / FE) según la norma DIN EN 60445 corresponde al ingeniero de la instalación.
Los instaladores fijan las denominadas cintas de cobre de puesta a tierra a la maquinaria. Para una protección óptima contra las interferencias electromagnéticas, recomendamos instalar un conductor trenzado (clase 2 ó 5) en el ducto de cables junto con un bloque de puesta a tierra / compensación de tensión. El conductor trenzado actúa como una antena y disipa la mayor parte de la radiación electromagnética, de modo que solo una fracción de esta llega a los cables de datos. La radiación que llega es atenuada por el apantallamiento de los cables y el resultado final es una transmisión de datos sin errores. Otra ventaja del concepto de puesta a tierra de HELUKABEL es la libertad que ofrece a los operadores de las plantas para actualizar sus conductos de cables actuales de una manera sencilla y cuando sea necesario.
Dentro del ducto
Los accesorios HELUKABEL detienen las interferencias electromagnéticas
El concepto de puesta a tierra en una planta industrial debe considerarse y aplicarse correctamente desde el principio y así evitar los problemas causados por las interferencias electromagnéticas. Para ello, HELUKABEL dispone una serie de accesorios necesarios para los desafíos de cualquier industria, en especial la automotriz, las plantas robotizadas y los armarios de distribución.
Correa de puesta a tierra de cobre
La correa de puesta a tierra con sus contactos redondeados se compone de una malla de alambre fino de cobre estañado y sirve para la dispersión de corrientes electromagnéticas. Puede utilizarse a temperaturas comprendidas entre -20 y +125 grados Celsius. Las superficies de contacto están formadas por casquillos prensados sin soldadura y el grosor de cada hilo es de 0,2 milímetros. Las correas de puesta a tierra se utilizan principalmente en la industria automotriz, en plantas robotizadas y en armarios de distribución.
Prensaestopas EMC
Prensaestopas con sistema de contacto integrado EMC para un montaje y contacto seguros y rápidos
Los prensaestopas HELUTOP® MS-EP / MS-EP4, de latón niquelado, sistema de contacto de cobre berilio e insertos terminales de poliamida PA 6, garantizan una excelente amortiguación de la pantalla y desviación de la corriente. El contacto se realiza automáticamente al apretar el prensaestopas. Las placas de sujeción garantizan una óptima descarga de tensión. El anillo móvil del sistema de contacto ahorra tiempo, reduce los costos de montaje y permite una manipulación óptima.
Conductor trenzado (clase 2 o 5)
El conductor trenzado estañado se utiliza para la puesta a tierra en instalaciones y maquinaria. Se instala en el ducto de cables junto a los bloques de puesta a tierra / compensación de tensión, los terminales de conexión o los muelles de sujeción, y se utiliza principalmente en la industria automotriz, las plantas robotizadas y los armarios de distribución.
- Clase 2 = conductor de cobre multitrenzado estañado según DIN VDE 0295
- Clase 5 = conductor de cobre estañado de trenzado fino según DIN VDE 0295
Cables de conexión HELUKABEL® PROFINET (alimentación)
Los cables de bus y datos HELUKABEL con (de color rosado) y sin toma de tierra funcional (FE) garantizan una transmisión de datos óptima en las plantas industriales.
HELUCONTROL® PROFINET, 24 V POWER PVC /+ FE PVC
Cable de conexión PROFINET de PVC diseñado para las siguientes aplicaciones:
- Para esfuerzos mecánicos medios en aplicaciones flexibles con movimiento libre sin carga de tracción y sin guiado forzado en espacios secos, húmedos y mojados (no aplicable en exteriores)
- Para el suministro de energía a componentes PROFInet en máquinas herramienta, cintas transportadoras, líneas de montaje y en la construcción de plantas
HELUCHAIN® PROFINET, 24 V POWER PVC /+ FE PVC
Cable PROFINET en PVC para cadenas portacables según DIN EN 60445 (VDE 0197)
Aplicaciones:
- En recintos secos o húmedos (no aplicable en exteriores)
- En equipos de medición y control con frecuentes esfuerzos de elevación y flexión en la industria automotriz
- En la construcción de maquinaria y herramientas
- Para piezas de máquinas en permanente movimiento
Cables de bus HELUKABEL® INDUSTRIAL ETHERNET
