Los cables para cadena portacables cuentan con conductores de hilos finos o extrafinos para proporcionar máxima flexibilidad de movimiento. Los cables de datos de alta flexibilidad suelen tener un conductor de cobre de 7 hilos o incluso de 19 hilos. Los cables de fuerza y control altamente flexibles pueden contener fácilmente más de 80 hilos individuales. Como resultado, el conductor es extremadamente flexible, lo que evita rupturas prematuras del trenzado ante el esfuerzo mecánico en la cadena portacables o en aplicaciones de torsión.
Un cable muy simple está compuesto por un conductor sólido y una funda de plástico. Este cable puede doblarse y conserva esta flexión, siempre que no lo haga con demasiada frecuencia, porque de lo contrario el cable se rompe. Los cables sencillos de este tipo se utilizan en instalaciones domésticas. Una vez instalado de manera permanente, el cable permanece en su lugar durante décadas sin ser tocado. Los conductores sólidos como estos no son adecuados para muchas otras aplicaciones exigentes en las que los cables a veces necesitan ser extremadamente flexibles y móviles.
Descubra qué son los cables flexibles y altamente flexibles, cómo se diferencian, cómo se construyen, qué propiedades tienen, así como cuándo y dónde se utilizan.
¿Qué son los cables flexibles y altamente flexibles?
La gran mayoría de los cables de fuerza, control y datos de LAPP son flexibles. Sin embargo, el grado de flexibilidad, es decir, la movilidad y la capacidad de curvatura de un cable, está determinado por el diseño y las propiedades del material. Algunos cables solo permiten una flexión ocasional, mientras que otros pueden doblarse millones de veces. Algunos cables también están especialmente optimizados para esfuerzos de movimiento axial, conocidos como torsiones.
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¿Lo sabía?
Los cables permanentes y enterrados suelen ser más rígidos e inflexibles. Descubra en nuestro Asesor de Cables por qué este es el caso y en qué se diferencian los cables permanentes y enterrados de otros tipos de cables
¿Cómo se mueven y dónde se utilizan los cables flexibles y altamente flexibles?
Si los cables permanecen en la posición en la que se instalaron, se habla de instalación fija y uso estático. Estos cables de instalación fija, que suelen utilizarse para la instalación en edificios, sólo se mueven para mantenimiento, reparación o renovación. Como resultado, estos cables no están expuestos a prácticamente ningún movimiento y, sobre todo, a ningún esfuerzo de flexión permanente.
En un entorno industrial, es mucho más habitual que los cables se muevan constantemente y por todas partes: en piezas móviles de máquinas o estaciones de procesamiento en líneas de producción, en cadenas portacables, robots, turbinas eólicas y plataformas petrolíferas, en vehículos y motores, en grúas y vehículos comerciales, incluso en aplicaciones en las que se producen vibraciones.
Echemos un vistazo a los esfuerzos de flexión típicos a los que pueden enfrentarse los cables desarrollados para un uso flexible o una flexión constante:
Cableado flexible
Uso flexible
Los cables están expuestos a condiciones de movimiento ocasional y no forzado.
Aplicaciones típicas:
Máquinas herramienta, dispositivos eléctricos portátiles, dispositivos eléctricos móviles, enrollado y desenrollado frecuente de bobinas de cable, etc.
Flexión (movimiento lineal)
Flexión constante
Los cables están permanentemente expuestos a las tensiones resultantes del movimiento de flexión.
Aplicaciones típicas
En cadenas portacables horizontales y verticales para aplicaciones automatizadas: una de las ubicaciones más agotadoras para un cable.
Aquí, los cables de fuerza, servo y datos están situados cerca unos de otros y se mueven de un lado a otro mientras la máquina trabaja. A veces a más de cinco metros por segundo, con una aceleración cinco veces superior a la de la gravedad (5x 9,81 m/s²). Los cables se colocan en la cadena portacables de forma que se doblen en una sola dirección.
Torsión (movimiento tridimensional)
Flexión constante
Los cables están permanentemente expuestos a las tensiones resultantes del movimiento de torsión.
Aplicaciones típicas
Se produce una torsión suave y lenta en el bucle entre la góndola y la torre de una turbina eólica.
En cambio, muchos robots industriales son mucho más dinámicos y rápidos. Aquí, los cables giran sobre sí mismos con ángulos de torsión elevados y también están expuestos a altas velocidades de rotación y flexión intensa. Los cables están diseñados para movimientos en 3D.
¿Qué es exactamente la torsión?
La torsión no significa, por ejemplo, una flexión del cable, es decir, un doblez o una torsión irregular, sino más bien una rotación longitudinal del cable sobre su propio eje en un cierto ángulo de torsión. Este ángulo de torsión se especifica en grados por metro de longitud de cable. Un valor típico es 360°/m. Este tipo de cable puede torcerse una vez por metro alrededor de su eje sin causar ningún daño, y puede hacerlo en ambas direcciones. Esto aplica a cables sin blindaje; en el caso de cables con blindaje, el valor típico es de 180° o media vuelta por metro.
Bending
Torsion
El esfuerzo de flexión debido a una torsión puede actuar únicamente de forma axial sobre el cable (lo cual es poco frecuente) o ser una combinación de flexión y torsión simultáneas (lo que ocurre con mucha más frecuencia).
En aplicaciones con flexión constante, fuerzas intensas suelen actuar sobre los cables. Deben estar equipados para grandes aceleraciones, fuertes deceleraciones y rápidos cambios de dirección.
¿Cómo se construyen los cables altamente flexibles?
Los cables altamente flexibles (de datos) están diseñados principalmente para cargas lineales, como las que se presentan en cadenas portacables, o para cargas torsionales, que suelen generarse en robots industriales. Sólo hay unos pocos cables que resistan tanto la flexión como la torsión durante toda su vida útil. Puede identificarlos en LAPP con el nombre de producto ROBOT.
¿Qué propiedades son cruciales para los cables de cadenas portacables?
Los cables deben cumplir una serie de requisitos para ser considerados aptos para cadenas portacables:
Los cables de cadenas portacables tienen alta flexibilidad y un radio de curvatura pequeño. Según el tipo, estos productos pueden flexionarse de forma continua hasta el radio de curvatura más pequeño admisible sin menoscabo de su funcionalidad. El radio de curvatura se define como un múltiplo del diámetro del cable (por ejemplo, 10 x diámetro exterior). Nota: ¡El radio de curvatura mínimo de los cables debe corresponder al radio de curvatura utilizado del sistema de cadenas portacables!
Los cables de cadenas portacables para suministro eléctrico se caracterizan por tener el menor diámetro exterior posible. Las variantes multiconductor generalmente no contienen más de 25 conductores que deben ser cableados. También recomendamos dividir el número necesario de núcleos entre varios cables. Dondequiera que se requiera un ahorro de espacio significativo o secciones transversales del conductor muy grandes, los cables monoconductores suelen ofrecer una clara ventaja (cables monoconductores, identificables por SC en el nombre del producto).
Los conductores individuales de los cables para cadena portacables están trenzados con diferentes longitudes de paso, dependiendo del nivel de flexibilidad que se desea alcanzar. Tanto los hilos trenzados como los conductores suelen estar torsionados, ya que esto mejora la flexibilidad. Si todos los hilos y conductores corrieran en paralelo, los hilos y conductores en el exterior se estirarían, mientras que los del interior se comprimirían cada vez que el cable se doblara. Esto haría que el cable fuera muy rígido, los conductores individuales podrían romperse, y capas enteras de conductores podrían desplazarse, lo que provocaría una falla prematura debido a la formación de lo que se conoce como "efecto sacacorchos". Se aplica el siguiente principio: cuanto más corta sea la longitud de trenzado (lay length), es decir, el trenzado de los conductores, mayor será la flexibilidad del cable.
Los cables de cadenas portacables se caracterizan por su peso extremadamente reducido. En última instancia, la cadena portacables no solo debe soportar su propio peso, sino también el de los cables y las mangueras para medios colocados en ella a lo largo de una determinada longitud en metros, además de acelerar y, finalmente, frenar.
Los cables para cadena portacables están fabricados con materiales de cubierta y aislamiento que cumplen con los requisitos de las cadenas portacables y las condiciones ambientales predominantes. A menudo, la aplicación determina así el material.
¿Qué diseño de cable predomina entre los cables para robots y los cables de torsión?
Siempre que los radios de curvatura lo permitan, los cables para robot especiales pueden utilizarse del mismo modo que los cables de cadenas portacables altamente flexibles en el funcionamiento de cadenas portacables, donde actúan sobre los cables movimientos lineales de curvatura continua con parámetros firmemente definidos. Sin embargo, los cables para cadenas portacables no pueden utilizarse en operaciones tridimensionales de robots. Esto se debe al diseño y puede explicarse de manera simplificada al observar la estructura básica de las cadenas portacables y los cables para robots.
Con los cables para cadena portacables, se aplica el principio: cuanto menor sea la longitud de trenzado (lay length), es decir, el trenzado de los conductores, más flexible será el conjunto de trenzado. Con los cables robóticos ocurre exactamente lo contrario, ya que cuanto mayor sea la longitud de trenzado (lay length), con mayor suavidad se puede absorber la torsión. Esto se debe a que, si la longitud de trenzado (lay length) es demasiado corta, los conductores podrían romperse durante los movimientos tridimensionales.
Los cables robóticos tienen láminas deslizantes sobre la cubierta exterior y, en algunos casos, también entre las capas, para que el conjunto de conductores pueda moverse fácilmente dentro de la cubierta en caso de torsión.
Además, la cubierta exterior generalmente se fabrica como una extrusión en forma de manguera y no como una extrusión por presión, para facilitar la rotación del conjunto de conductores.
¿Qué parámetros de aplicación deben respetarse?
Las propiedades mencionadas influyen considerablemente en los siguientes parámetros de aplicación que deben tenerse en cuenta al seleccionar un cable.
Nota: La cadena portacables siempre debe diseñarse de acuerdo con las características del cable/manguera y no al revés. Sin embargo, la vida útil de los cables de las cadenas portacables depende en gran medida de su correcta instalación en la cadena portacables, del tipo de cadena y de la calidad de la misma.
¿A qué tipo de movimiento estará sometido el cable? ¿Movimientos lineales, rotaciones, movimientos combinados?
Relevante para cadenas portacables
¿Hasta qué punto se puede doblar el cable? El radio de curvatura influye decisivamente en la vida útil: cuanto menor es el radio de curvatura, mayor es la tensión que soporta el cable.
Relevante para cadenas portacables
La distancia de recorrido indica el número de metros sobre los cuales un cable para cadena portacables puede instalarse horizontalmente o suspendido verticalmente en una cadena portacables.
Relevante para cadenas portacables
¿A qué velocidad está expuesto el cable para cadena portacables dentro de la cadena portacables? Los cables de fuerza y control, así como los de datos, suelen ser adecuados para velocidades de hasta 10 m/s.
¿A qué aceleración está expuesto el cable?
Los cables de datos suelen acelerarse hasta 10 m/s2. Es posible una aceleración de hasta 80 m/s2 para los cables de fuerza y control.
Relevante para cadenas portacables
¿Cuántos ciclos de flexión soporta el cable de la cadena portacables?
Esto significa la frecuencia con la que puede doblarse sin que se produzca un deterioro funcional perceptible. Nuestros cables de cadenas portacables se someten a pruebas de varios millones de ciclos de flexión. El número real depende en gran medida de los parámetros de la cadena utilizados y de las condiciones ambientales locales imperantes.
Relevante para aplicaciones de torsión
¿Cuántos ciclos de torsión puede soportar el cable de torsión en la aplicación?
Es decir, ¿cuántas veces se puede girar en dirección axial alrededor del ángulo especificado sin que se produzca un deterioro funcional perceptible? Nuestros cables de torsión se prueban durante varios millones de ciclos de torsión. El número real depende en gran medida de las condiciones ambientales locales.
- ¿Qué temperaturas predominan en la aplicación?
- ¿A qué humedad está expuesto el cable?
- ¿Se utilizará el cable en interiores o exteriores?
- ¿Hay presencia de aceites o sustancias químicas?
- ¿Cuál es el grado de contaminación predominante?
¿Hasta qué punto son flexibles los cables de fibra óptica?
Los cables de fibra óptica son la primera opción para velocidades muy altas de transmisión de datos a grandes distancias. Están compuestos por fibras ópticas de plástico (POF) para distancias cortas de hasta 70 metros, fibras con revestimiento plástico (PCF) para distancias de hasta 100 metros, y fibras de vidrio para distancias aún mayores y aplicaciones que requieren las tasas de transmisión de datos más altas. En principio, todos los tipos de fibra son adecuados para aplicaciones flexibles siempre que se respeten los radios de curvatura recomendados. Así, no tendrá que preocuparse de que una fibra óptica de vidrio pueda romperse. Sin embargo, para lograr el mayor rendimiento de transmisión posible, el radio de curvatura de los cables de fibra óptica debe ser al menos 15 veces mayor que el diámetro. Si bien un radio de curvatura menor no provocará que se rompan, sí generará un aumento en la atenuación, lo que significa que se perderá luz en la curva cerrada y la calidad de la señal se verá afectada. El material que envuelve las fibras determina en gran medida la resistencia de un cable de fibra óptica a los movimientos. La fibra de aramida, es decir, las fibras sintéticas que confieren a los chalecos antibalas o a los plásticos reforzados con fibra sus excepcionales propiedades, se utilizan a menudo en este caso. Si el cable se estira, la funda textil absorbe la fuerza de tracción y evita que el cable de fibra óptica también se estire.
¿Cómo se prueban los cables de datos de alta flexibilidad?
Lo que realmente importa no es lo que está escrito, sino lo que ocurre en la práctica. En el centro de pruebas de LAPP, las pruebas se realizan de manera que los resultados sean aplicables a muchas situaciones reales, evitando hacer promesas engañosas.
Nuestro centro cuenta con equipos de prueba de última generación que comprueban no sólo la vida útil general del cable de datos de la cadena portacables. En otras palabras, ¿después de cuántos ciclos de flexión se rompe un conductor? Más bien, el rendimiento de transmisión se evalúa a lo largo de todos los ciclos. Esto nos permite rastrear exactamente después de cuántos ciclos de flexión, por ejemplo, un cable de cadena portacables Cat.6A deja de cumplir los requisitos de la norma IEC 61156-6. Si los parámetros críticos de transmisión, como los valores de atenuación, se deterioran después de un cierto número de ciclos de flexión, este ya no es un resultado satisfactorio para nosotros. En el caso de los cables de datos ETHERLINE®, no nos basta con una simple comprobación de continuidad.
Nuestros cables para aerogeneradores se prueban para torsión en un antiguo hueco de elevador de doce metros de altura. Otros fabricantes prueban longitudes de cable más cortas, retorciéndolas en ángulos más agudos, y extrapolan estos datos para estimar las cifras en longitudes de cable mayores.
Nuestros cables altamente flexibles: una pequeña selección
With the highly flexible cables from LAPP, you can ensure the productivity of your machines and plants.
En aplicaciones en movimiento, y específicamente en el punto donde se lleva a cabo el movimiento, es necesario que cada componente, por más pequeño que sea, sea móvil. En ningún caso se permitirá que las cargas causen daños. Esto se debe a que solo cuando todos los componentes tienen una vida útil suficiente antes de requerir mantenimiento, es decir, cuando están disponibles y ofrecen el rendimiento necesario, se puede lograr un alto nivel de eficiencia en la planta.
Cables de fuerza y control altamente flexibles de nuestra marca de productos ÖLFLEX
¿Electricidad? – La energía esencial sin la cual una máquina no podría funcionar en absoluto.
¿Señales? – Las responsables clave que determinan cómo funciona una máquina.
Cables de datos Ethernet altamente flexibles de nuestra marca de productos ETHERLINE
Altamente resistente, altamente flexible o excepcionalmente torsionable: así son nuestros cables de datos ETHERLINE®, con distintas propiedades de transmisión (rendimiento según la categoría de cable "CAT"). El diseño específico del cable (de 2 o 4 pares, con láminas sobre el conjunto de núcleos, con o sin separador en cruz, muchos con diseño conexión rápida y cubierta interna, y con cubierta de PVC o PUR) tiene una influencia significativa en su futuro campo de aplicación.
Cables de datos de bus de campo altamente flexibles de nuestra marca UNITRONIC
Los sistemas de bus de campo también requieren el uso dinámico de cables. La alta resistencia a las interferencias electromagnéticas es evidente. Para evitar errores en la transmisión de la señal, deben seleccionarse siempre los cables correctos. La siguiente tabla ofrece un breve resumen de los cables de datos altamente flexibles para los sistemas de bus de campo PROFIBUS y CAN.
Cable de fibra óptica altamente flexible de nuestra marca de productos HITRONIC®
Para que los cables de fibra óptica soporten los mayores esfuerzos de flexión, deben utilizarse productos especialmente elásticos y resistentes mecánicamente. Para este propósito, están disponibles cables de fibra óptica con cubierta de plástico y una cubierta exterior de PUR de alta calidad. Los grandes radios de curvatura permiten su uso en la cadena portacables sin tener que preocuparse por las pérdidas ópticas en la transmisión de datos. Descubra a continuación nuestras principales recomendaciones: