Un cable blindado o apantallado es un cable eléctrico que tiene una capa conductora común alrededor de sus conductores para protección electromagnética . [1] Este blindaje suele estar cubierto por una capa más externa del cable. Los tipos comunes de blindaje de cables se pueden clasificar de manera más amplia como tipo lámina (que a menudo utiliza una película metalizada ), hilos de alambre en espiral ( trenzados o no trenzados) o ambos. [2] Puede ser necesario un cable longitudinal con láminas espirales dieléctricas para cortocircuitar cada vuelta. [1]
El blindaje actúa como una jaula de Faraday , una superficie que refleja la radiación electromagnética . Esto reduce tanto la interferencia del ruido exterior sobre las señales como la radiación de las señales hacia el exterior y la posibilidad de perturbar a otros dispositivos (véase compatibilidad electromagnética ). Para que sea eficaz contra los campos eléctricos (véase 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 extiende a los conectores y las carcasas, también de forma circunferencial: el blindaje del cable debe estar conectado circunferencialmente a la carcasa, si la hay, a través del conector o el casquillo del cable . [1] [4] [5]
Algunos tipos de cable blindado utilizan el blindaje como ruta de retorno para la señal. Como ejemplos contrastantes, el cable coaxial lo hace, mientras que el cable twinax no.
Los cables de alimentación de alto voltaje con aislamiento sólido están blindados para proteger el aislamiento del cable, a las personas y al equipo.
Hay muchos tipos de protectores de cables disponibles comercialmente y su uso depende de la aplicación.
El uso de cables blindados en los sistemas de seguridad proporciona cierta protección contra interferencias de frecuencias eléctricas y de radiofrecuencia, lo que reduce la cantidad de falsas alarmas que se generan. La mejor práctica es mantener los cables de datos o señales separados físicamente al menos 3 pulgadas (75 mm) de los circuitos de energía "pesados" que están en paralelo.
El cable de señal analógica que se utiliza en aplicaciones de audio profesional suele ser un cable de par trenzado blindado con conectores XLR . El par trenzado transporta la señal en una configuración de audio balanceada . El cable multiconductor de audio que va desde el escenario hasta la mesa de mezclas también está blindado.
Los consumidores utilizan cables de cobre blindados con un conductor central en una configuración no balanceada.
La mejor manera de cablear cables blindados para apantallamiento es conectar a tierra el blindaje en ambos extremos del cable. [6] Tradicionalmente existía una regla general de conectar a tierra solo el extremo de la fuente del blindaje para evitar bucles de tierra . La mejor práctica es conectar a tierra en ambos extremos, pero existe la posibilidad de bucles de tierra. En los aviones, se utiliza un cable especial con un blindaje externo para proteger contra rayos y un blindaje interno conectado a tierra en un extremo para eliminar el zumbido del sistema de energía de 400 Hz. [7]
Los cables de potencia de media y alta tensión , en circuitos de más de 2000 voltios, suelen tener una capa de protección de cinta de cobre o aluminio o polímero conductor . Si un cable aislado sin protección 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 dará como resultado una descarga de corona y la posterior destrucción del aislamiento. La corriente de fuga y la corriente capacitiva a través del aislamiento presentan un peligro de descarga eléctrica. La protección conectada 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 de la protección, especialmente para cables que funcionan a más de 2 kV a tierra.
Los blindajes de los cables de alimentación pueden conectarse a tierra en cada extremo del blindaje y en los empalmes para redundancia y evitar descargas eléctricas, aunque fluya corriente inducida 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 conexión a tierra desnudo adyacente a los cables aislados conducirá la corriente de falla a tierra más rápidamente. En circuitos de alta corriente, los blindajes pueden estar conectados solo en un extremo. En circuitos de alto voltaje muy largos, el blindaje puede dividirse en varias secciones, ya que un tramo largo de blindaje puede alcanzar voltajes peligrosos durante una falla del circuito. Existe el riesgo de peligro de descarga eléctrica si solo se conecta a tierra un extremo del blindaje. El aumento máximo recomendado del potencial del blindaje es de 25 voltios. [ cita requerida ] IEEE 422 y 525 enumera las longitudes de cable que limitarían el potencial del blindaje a 25 voltios para una aplicación de puesta a tierra de un solo punto. [8] [9] [10]
Para un buen rendimiento del blindaje, la unión eléctrica entre el blindaje de un cable y los blindajes de sus conectores o casquillos y cualquier carcasa blindada tampoco debe tener huecos. Esto significa que debe haber una conexión eléctrica de baja impedancia sin fisuras en todo el perímetro o la circunferencia de la unión eléctrica. Esto se suele denominar 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 chasis o la estructura de metal en la que está montado.
En resumen, para la 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 enlaces circunferenciales de 360° entre el blindaje y el conector, y manteniendo la continuidad de metal a metal entre los conectores y la carcasa.
Aunque se sabe desde hace tiempo que las conexiones de blindaje con coletas tienen un rendimiento inferior al de los métodos de terminación de 360°, nuestros experimentos indicaron que las coletas eran típicamente peores en más de 35 dB para frecuencias superiores a unos pocos MHz.