Un cable blindado o cable apantallado es un cable eléctrico que tiene una capa conductora común alrededor de sus conductores para blindaje electromagnético . [1] Este blindaje suele estar cubierto por una capa más externa del cable. Los tipos comunes de blindaje de cables se pueden clasificar en términos más generales como tipo lámina (a menudo utilizando una película metalizada ), hilos de alambre contraspirados ( trenzados o no trenzados) o ambos. [2] Puede ser necesario un cable longitudinal con láminas espirales dieléctricas para cortocircuitar cada vuelta. [1]
El escudo actúa como una jaula de Faraday , una superficie que refleja la radiación electromagnética . Esto reduce tanto la interferencia del ruido exterior en las señales como la radiación de las señales y posibles perturbaciones de otros dispositivos (consulte compatibilidad electromagnética ). Para que sea eficaz contra campos eléctricos (ver también acoplamiento capacitivo ), el blindaje debe estar conectado a tierra. [3] El blindaje debe ser eléctricamente continuo para maximizar la eficacia, incluidos los empalmes de cables. Para señales de alta frecuencia (por encima de unos pocos megahercios), esto se aplica a los conectores y cajas, también de forma circunferencial: el blindaje del cable debe conectarse circunferencialmente a la caja, si la hay, a través del conector o prensaestopas . [1] [4] [5]
Algunos tipos de cable blindado utilizan el blindaje como ruta de retorno de la señal. Como ejemplos contrastantes, el cable coaxial sí, mientras que el cable twinax no.
Los cables de alimentación de alta tensión con aislamiento sólido están blindados para proteger el aislamiento del cable, las personas y los equipos.
Se utilizan diferentes tipos de cables blindados según los requisitos específicos de la aplicación.
Los cables blindados con lámina utilizan una fina capa de lámina de aluminio como protección. Ofrecen una flexibilidad razonable y son adecuados para una amplia gama de aplicaciones. Este tipo de blindaje suele ser la opción más eficaz para bloquear EMI [6]
Los cables blindados trenzados tienen una malla de alambre que rodea el cableado interno, lo que ofrece una protección sólida contra tensiones mecánicas. Son más duraderos pero menos efectivos para prevenir EMI en comparación con los protectores de aluminio.
Los cables blindados combinados brindan la durabilidad de los cables trenzados y la protección adicional contra altos niveles de EMI. Sin embargo, son más pesados y menos flexibles que otros tipos.
El blindaje en espiral utiliza hilos metálicos envueltos helicoidalmente para cubrir los conductores del cable, ofreciendo buena flexibilidad y cobertura. Sin embargo, es posible que no ofrezcan el mismo nivel de protección mecánica que el blindaje trenzado. [7]
Los blindajes de servicio, o blindajes de alambre servido, consisten en cables individuales enrollados alrededor del núcleo del cable. Proporcionan buena flexibilidad y facilidad de terminación, adecuados para aplicaciones que requieren movimientos frecuentes de cables. [8]
Los blindajes de cinta implican enrollar una cinta conductora, a menudo hecha de cobre, alrededor del cable. Este tipo de blindaje se utiliza en cables de alimentación de alta tensión para evitar interferencias eléctricas.
Los protectores de pantalla son similares a los protectores de aluminio, pero a menudo utilizan una malla tejida para brindar protección adicional. Se utilizan comúnmente en aplicaciones de alta frecuencia donde se requiere tanto blindaje EMI como durabilidad física. [9]
El uso de cables blindados en sistemas de seguridad proporciona cierta protección contra interferencias de frecuencia eléctrica y radiofrecuencia, lo que reduce la cantidad de falsas alarmas que se generan. La mejor práctica es mantener los cables de datos o señales físicamente separados por al menos 3 pulgadas (75 mm) de los circuitos de alimentación "pesados" que están en paralelo.
El cable de señal analógica utilizado en aplicaciones de audio profesional suele ser un cable de par trenzado blindado terminado en conectores XLR . El par trenzado transporta la señal en una configuración de audio balanceada . El cable de audio multinúcleo que va desde el escenario hasta la mesa de mezclas también está blindado.
Los consumidores utilizan alambre de cobre apantallado con un conductor central en una configuración desequilibrada.
La mejor manera de cablear cables blindados para apantallamiento es conectar a tierra el blindaje en ambos extremos del cable. [10] Tradicionalmente existía una regla general para conectar a tierra solo el extremo fuente del escudo para evitar bucles de tierra . La mejor práctica es conectar a tierra en ambos extremos, pero existe la posibilidad de que se produzcan bucles de tierra. En los aviones, se utiliza un cable especial con un blindaje exterior para proteger contra rayos y un blindaje interior conectado a tierra en un extremo para eliminar el zumbido del sistema de energía de 400 Hz. [11]
Los cables de alimentación de media y alta tensión , en circuitos superiores a 2000 voltios, suelen tener una capa de blindaje de cinta de cobre o aluminio o polímero conductor . Si un cable aislado sin blindaje está en contacto con tierra o un objeto conectado a tierra, el campo electrostático alrededor del conductor se concentrará en el punto de contacto, lo que provocará una descarga en corona y, finalmente, la destrucción del aislamiento. La corriente de fuga y la corriente capacitiva a través del aislamiento presentan un peligro de descarga eléctrica. El blindaje puesto a tierra iguala la tensión eléctrica alrededor del conductor y desvía cualquier corriente de fuga a tierra. Se deben aplicar conos de alivio de tensión en los extremos del blindaje, especialmente para cables que operan a más de 2 kV a tierra.
Los blindajes de los cables de alimentación se pueden conectar a tierra en cada extremo del blindaje y en los empalmes para lograr redundancia y evitar descargas eléctricas incluso aunque la corriente inducida fluya por el blindaje. Esta corriente producirá pérdidas y calentamiento y reducirá la corriente nominal máxima del circuito. Las pruebas muestran que tener un conductor de tierra desnudo adyacente a los cables aislados conducirá la corriente de falla a tierra más rápidamente. En circuitos de alta corriente, las pantallas pueden conectarse sólo en un extremo. En circuitos de alto voltaje muy largos, el blindaje puede dividirse en varias secciones, ya que un recorrido largo del blindaje puede generar voltajes peligrosos durante una falla del circuito. Existe riesgo de descarga eléctrica si solo un extremo del blindaje está conectado a tierra. El aumento máximo de potencial de blindaje recomendado es de 25 voltios. [ cita necesaria ] IEEE 422 y 525 enumeran las longitudes de cable que limitarían el potencial de blindaje a 25 voltios para una aplicación de tierra de un solo punto. [12] [13] [14]
Para un buen rendimiento del blindaje, la conexión eléctrica entre el blindaje de un cable y los blindajes de sus conectores o prensaestopas y cualquier carcasa blindada tampoco debe tener espacios. Esto significa que debe haber una conexión eléctrica continua de baja impedancia alrededor de todo el perímetro o circunferencia de la junta eléctrica. Esto a menudo se conoce como unión de blindaje de 360° (incluso cuando el conector o casquillo no es circular) y se aplica entre el blindaje de un cable y el blindaje del conector, los blindajes de dos conectores acoplados y entre el blindaje de un conector y el metal. chasis o estructura sobre la que está montado.
En resumen, para protección contra interferencias de campos eléctricos de baja frecuencia (<1 MHz), es aceptable conectar a tierra el blindaje en un extremo. Para interferencias de alta frecuencia (>1 MHz), el método preferido es conectar a tierra el blindaje en ambos extremos, utilizando uniones circunferenciales de 360° entre el blindaje y el conector, y manteniendo la continuidad metal con metal entre los conectores y el gabinete.
Aunque se sabe desde hace mucho tiempo que las conexiones de blindaje pigtail tienen un rendimiento inferior a los métodos de terminación de 360°, nuestros experimentos indicaron que los pigtails generalmente eran peores en más de 35 dB para frecuencias superiores a unos pocos MHz.