Cómo elegir el cable de datos adecuado para su aplicación industrial

No todas las líneas de datos son iguales; sin embargo, los usuarios de aplicaciones industriales a menudo sólo lo notan cuando se producen interrupciones o fallos durante la transmisión. Aquí descubrirá cuáles son las fuentes de error más comunes al seleccionar cables Industrial Ethernet y BUS y cómo evitarlas.

Se denomina coloquialmente líneas de datos a todos los cables y líneas que se utilizan en algún tipo de comunicación. Sin embargo, aquí existen grandes diferencias, por ejemplo entre cables de cobre y de fibra óptica, que son completamente diferentes en estructura y función. Pero también en lo que respecta a cables de datos de cobre, existe una gran selección, desde cables de baja frecuencia hasta cables coaxiales, telefónicos y de BUS, pasando por diversos sistemas Ethernet o cables de microondas para aplicaciones especiales en el rango de los gigahercios. En la práctica, una elección incorrecta del cable puede provocar rápidamente fallos y fallos de funcionamiento, lo que en ocasiones puede generar costes elevados.

La regla básica es que las líneas de datos deben tener una capacidad baja, es decir, que durante la transmisión se almacene la menor cantidad de energía eléctrica posible en la línea, ya que esto afecta negativamente a la calidad de la señal. La capacidad depende, entre otras cosas, del material aislante del cable: los cables BUS y Ethernet modernos suelen utilizar materiales como PE o PP, ya que tienen valores especialmente buenos. La magnitud de medición relevante para esto es la constante dieléctrica (εr). Cuanto menor sea, mejor aísla el material y el cable tiene menos capacidad. Esto significa que se puede utilizar un aislamiento más fino con la misma rigidez dieléctrica.

Comparación de materiales aislantes para cables.

Sin embargo, la base para una transmisión de datos limpia es una estructura de conductores correcta. El mejor rendimiento eléctrico lo ofrece un cable sólido que es precisamente redondo y de diámetro uniforme. Generalmente se prefiere una estructura de conductor AWG para cables Industrial Ethernet y BUS, ya que esto crea una forma circular incluso en una estructura flexible. Los conductores métricos no son adecuados para estas aplicaciones porque están diseñados como conductores estrangulados y no tienen una estructura conductora redonda. Esto crea capacidades fluctuantes que perturban significativamente la transmisión de datos de alta frecuencia.

Fuentes comunes de error al seleccionar cables Industrial Ethernet y BUS

2. Par clásico varado en lugar de estrella cuatro

Muchos estándares de comunicación industriales, como PROFInet, EtherCAT o SERCOS III, utilizan cables de dos pares trenzados en forma de un llamado cuadrángulo en estrella para la transmisión de datos. Los cuatro cables están trenzados en una estructura exactamente redonda. La ventaja es que no hay diferencias en el tiempo de tránsito, a diferencia del cableado por pares clásico, en el que los pares de cables individuales requieren dos longitudes de cableado diferentes debido al desacoplamiento necesario. Si los usuarios utilizan incorrectamente cables de par trenzado, podrían ocurrir problemas con la transmisión en términos de tiempo de tránsito.

En un cuadrilátero en estrella, los cables diagonalmente opuestos siempre forman el par eléctrico. Si no se sigue esta regla al realizar la conexión, esto cambiará la impedancia característica y la atenuación de casi diafonía (NEXT) de la línea, lo que también puede afectar la calidad de la transmisión. Los cables de sensores apantallados de cuatro hilos tampoco son adecuados para su uso como cables Industrial Ethernet o BUS de alta frecuencia, aunque a primera vista su estructura parezca comparable. Sin embargo, el espesor del aislamiento del núcleo de estos no está diseñado para Ethernet, ni el cableado está diseñado para ser exactamente redondo. Las consecuencias son impedancia característica y NEXT inadecuados, así como atenuación del cable y, por tanto, una funcionalidad insuficiente.