Elegir el prensaestopas incorrecto para los cables de instrumentación y control puede provocar interferencias en la señal, entrada de humedad y costosos fallos en el sistema. Muchos ingenieros se enfrentan a los complejos requisitos de los distintos tipos de cables, las condiciones ambientales y las especificaciones de rendimiento que afectan a los sistemas de control críticos.
La correcta selección de prensaestopas para cables de instrumentación y control exige conocer las características de los cables y las condiciones ambientales, Requisitos CEM1, y las normas de certificación para garantizar una transmisión fiable de la señal y la protección del sistema. La elección correcta evita interferencias, mantiene la integridad de la señal y protege los equipos sensibles de los riesgos ambientales.
El mes pasado recibí una llamada urgente de Marcus, ingeniero de sistemas de control de una fábrica farmacéutica de Frankfurt (Alemania). Su nueva línea de producción estaba experimentando fallos intermitentes de señal que amenazaban el cumplimiento de la FDA. Tras investigar, descubrimos que los prensaestopas estándar sin apantallamiento CEM estaban permitiendo que las interferencias electromagnéticas interrumpieran sus señales de control de precisión. Esta situación ilustra perfectamente por qué la selección de prensaestopas especializados es crucial para las aplicaciones de instrumentación.
Índice
- ¿Qué diferencia a los prensaestopas para instrumentación?
- ¿Cómo afectan los factores ambientales a la selección de glándulas?
- ¿Cuáles son los principales requisitos de CEM y apantallamiento?
- ¿Cómo elegir el tamaño de prensaestopas y el tipo de rosca adecuados?
- Preguntas frecuentes sobre la selección de prensaestopas para instrumentación
¿Qué diferencia a los prensaestopas para instrumentación?
Comprender los requisitos exclusivos de los cables de instrumentación ayuda a identificar las características específicas de los prensaestopas necesarias para un rendimiento óptimo.
Los prensaestopas para cables de instrumentación se diferencian de los prensaestopas para cables de alimentación estándar en que proporcionan apantallamiento CEM, mantienen la continuidad de la pantalla del cable, ofrecen un sellado preciso para cables más pequeños y garantizan la protección de la integridad de la señal. Estas funciones especializadas son esenciales para aplicaciones sensibles de control y medición.
Consideraciones sobre la construcción de cables
Los cables de instrumentación suelen tener múltiples conductores, apantallamiento individual o global y materiales aislantes especializados. A diferencia de los cables de alimentación, transportan señales de baja tensión que son muy susceptibles a las interferencias electromagnéticas. El prensaestopas debe adaptarse a estas diferencias constructivas, manteniendo al mismo tiempo la continuidad eléctrica del sistema de apantallamiento.
Requisitos de continuidad de la pantalla: La pantalla o apantallamiento del cable debe mantener una continuidad eléctrica de 360 grados a través del prensaestopas para proporcionar una protección CEM eficaz. Esto requiere mecanismos de sujeción especializados que garanticen un contacto fiable entre el apantallamiento del cable y el cuerpo del prensaestopas, que a su vez se conecta a la caja del equipo.
Alojamiento múltiple por cable: Muchas aplicaciones de instrumentación requieren la entrada de varios cables de pequeño diámetro a través de un único prensaestopas. Los prensaestopas multicable con elementos de sellado individuales para cada cable ahorran espacio y mantienen la clasificación IP y el rendimiento CEM.
Protección de la integridad de la señal
Las señales de instrumentación suelen ser Lazos de corriente de 4-20 mA2, La selección del prensaestopas influye directamente en la calidad de la señal y la fiabilidad del sistema. La selección del prensaestopas repercute directamente en la calidad de la señal y la fiabilidad del sistema.
Normas de rendimiento CEM: Los prensaestopas para cables de instrumentación deben cumplir normas CEM específicas como EN 50206 o IEC 624443, proporcionando una eficacia de apantallamiento mensurable en los rangos de frecuencia pertinentes. En Bepto, nuestros prensaestopas EMC alcanzan una eficacia de apantallamiento >60dB de 10MHz a 1GHz, garantizando una protección fiable para señales de control sensibles.
Calidad de los materiales y la construcción
La precisión requerida para las aplicaciones de instrumentación exige mayores tolerancias de fabricación y calidad de los materiales en comparación con los prensaestopas estándar. Los elementos de sellado deben proporcionar una compresión consistente, y los componentes metálicos requieren una excelente conductividad para el rendimiento EMC.
Resistencia a la corrosión: Las instalaciones de instrumentación suelen funcionar en entornos difíciles en los que la corrosión puede comprometer tanto la estanquidad como el rendimiento eléctrico. La construcción en acero inoxidable 316L con los tratamientos superficiales adecuados garantiza la fiabilidad a largo plazo en aplicaciones de procesamiento químico, marinas y al aire libre.
¿Cómo afectan los factores ambientales a la selección de glándulas?
Las condiciones ambientales influyen significativamente en la selección del material de los prensaestopas, los requisitos de estanquidad y el rendimiento a largo plazo en aplicaciones de instrumentación.
Los factores ambientales que afectan a la selección de los prensaestopas de instrumentación incluyen temperaturas extremas, exposición a productos químicos, niveles de humedad, vibraciones y condiciones atmosféricas que pueden comprometer la integridad del sellado y el rendimiento CEM. Una evaluación medioambiental adecuada garantiza un funcionamiento fiable durante todo el ciclo de vida del sistema.
Temperatura y ciclos térmicos
Los sistemas de instrumentación operan a menudo en amplios rangos de temperatura, desde instalaciones exteriores que sufren inviernos de -40 °C hasta equipos de proceso que alcanzan los +150 °C. Los materiales de los prensaestopas y los elementos de estanquidad deben mantener su rendimiento en estos extremos.
Selección del material de sellado: Las juntas de EPDM funcionan bien desde -40°C hasta +150°C, mientras que los fluoroelastómeros especializados amplían el rango hasta +200°C. Para aplicaciones de temperaturas extremadamente bajas, las juntas de silicona mantienen la flexibilidad hasta -55 °C. El sitio coeficientes de dilatación térmica4 de diferentes materiales deben tenerse en cuenta para evitar el fallo de la junta durante los ciclos térmicos.
Consideraciones sobre la expansión del metal: Los distintos metales se dilatan a velocidades diferentes, lo que puede crear brechas que comprometan tanto el sellado como el rendimiento CEM. Nuestro equipo de ingenieros selecciona cuidadosamente las combinaciones de materiales que minimizan el estrés térmico al tiempo que mantienen la continuidad eléctrica.
Compatibilidad química
Las industrias de procesos exponen los prensaestopas de instrumentación a diversas sustancias químicas que pueden degradar los materiales de sellado o corroer los componentes metálicos. Una evaluación exhaustiva de la compatibilidad química es esencial para un funcionamiento fiable.
Recuerdo que trabajé con Ahmed, director de un proyecto en un complejo petroquímico de Dubai (EAU), que necesitaba prensaestopas para una nueva unidad de recuperación de azufre. El entorno incluía sulfuro de hidrógeno, dióxido de azufre y varios hidrocarburos a temperaturas elevadas. Especificamos prensaestopas de acero inoxidable 316L con juntas de Viton y revestimientos especializados para garantizar una vida útil de 20 años en este entorno agresivo.
Pruebas de resistencia química: La selección del material debe basarse en pruebas reales de compatibilidad química y no en directrices generales. Mantenemos una amplia base de datos de resistencia química para diferentes materiales de juntas y acabados metálicos, lo que permite una selección precisa del material para aplicaciones específicas.
Vibración y tensión mecánica
Los equipos de instrumentación sufren a menudo vibraciones de la maquinaria cercana, cargas de viento o movimientos inducidos por el proceso. El prensaestopas debe mantener la integridad del sellado y la continuidad eléctrica en estas condiciones dinámicas.
Características antivibración: Los diseños de prensaestopas especializados incluyen mecanismos de bloqueo que evitan que se aflojen con las vibraciones, alivio de tensión del cable reforzado para evitar la fatiga del conductor y sistemas de sellado flexibles que se adaptan al movimiento sin comprometer el rendimiento.
¿Cuáles son los principales requisitos de CEM y apantallamiento?
El rendimiento CEM suele ser el factor más crítico en la selección de prensaestopas para cables de instrumentación, ya que afecta directamente a la fiabilidad del sistema y al cumplimiento de la normativa.
Entre los principales requisitos de CEM para los prensaestopas de cables de instrumentación se incluyen la continuidad de apantallamiento de 360 grados, los niveles de eficacia de apantallamiento especificados, la baja impedancia de transferencia y el cumplimiento de las normas de CEM pertinentes para el entorno de aplicación. Un diseño CEM adecuado evita las interferencias que pueden causar errores de medición o fallos en el sistema de control.
Normas de eficacia del blindaje
Las distintas aplicaciones requieren niveles específicos de rendimiento CEM basados en la sensibilidad de la instrumentación y el entorno electromagnético. Los entornos industriales suelen requerir una eficacia de apantallamiento de 40-60 dB, mientras que las aplicaciones médicas o de laboratorio sensibles pueden necesitar un rendimiento superior a 80 dB.
Consideraciones sobre la gama de frecuencias: El rendimiento CEM debe evaluarse en todo el espectro de frecuencias pertinente. Las interferencias de baja frecuencia (50 Hz-1 kHz) afectan a las señales analógicas de forma diferente que las interferencias digitales de alta frecuencia (1 MHz-1 GHz). Nuestros prensaestopas CEM ofrecen un rendimiento constante en todo el espectro, garantizando la protección de la instrumentación analógica y digital.
Requisitos de impedancia de transferencia: Para aplicaciones críticas, las especificaciones de impedancia de transferencia definen la impedancia máxima admisible entre la pantalla del cable y el cuerpo del prensaestopas. Los valores inferiores a 1mΩ en CC garantizan una continuidad eficaz de la pantalla para mediciones sensibles.
Métodos de terminación de pantalla
El método de terminación de la pantalla del cable en el prensaestopas afecta significativamente al rendimiento CEM y a la fiabilidad a largo plazo.
Sujeción de 360 grados: La terminación de apantallamiento más eficaz utiliza un anillo de apriete conductor que proporciona un contacto uniforme en toda la circunferencia del cable. Este método garantiza un rendimiento CEM constante y evita la formación de inductancias “pigtail” que pueden comprometer el apantallamiento de alta frecuencia.
Juntas conductoras: Algunas aplicaciones se benefician de las juntas conductoras entre el prensaestopas y la caja del equipo para garantizar una continuidad eléctrica óptima. Estas juntas se adaptan a las irregularidades de la superficie y evitan que la corrosión afecte al rendimiento CEM.
Pruebas y verificación CEM
Un rendimiento CEM adecuado requiere ensayos y verificaciones de acuerdo con las normas pertinentes. Esto incluye tanto las pruebas de tipo durante el desarrollo del producto como la verificación rutinaria durante la instalación.
Métodos de ensayo sobre el terreno: Las pruebas de continuidad sencillas pueden verificar la continuidad básica de la pantalla, mientras que las mediciones de impedancia de transferencia más sofisticadas proporcionan datos cuantitativos de rendimiento CEM. Proporcionamos procedimientos de prueba detallados y criterios de aceptación para nuestros prensaestopas CEM con el fin de garantizar una correcta instalación y verificación del rendimiento.
¿Cómo elegir el tamaño de prensaestopas y el tipo de rosca adecuados?
El dimensionado y la selección de roscas adecuados garantizan una instalación segura, un rendimiento de estanquidad óptimo y la compatibilidad con los equipos existentes.
Para elegir el tamaño del prensaestopas y el tipo de rosca adecuados es necesario medir el diámetro exterior del cable, determinar las especificaciones de la rosca del equipo, tener en cuenta los requisitos del radio de curvatura del cable y prever futuras adiciones o modificaciones del cable. Un dimensionado preciso evita problemas de instalación y garantiza la fiabilidad a largo plazo.
Medición del diámetro del cable
La medición precisa del diámetro del cable es esencial para la selección adecuada del prensaestopas, especialmente con cables de instrumentación que pueden tener secciones transversales irregulares debido al apantallamiento o al blindaje.
Técnicas de medición: Utilice calibradores para medir el cable en varios puntos, ya que los cables de instrumentación pueden no ser perfectamente redondos. En el caso de cables apantallados, mida sobre la cubierta exterior, no sobre la propia pantalla. Tenga en cuenta cualquier marca o impresión en el cable que pueda afectar al diámetro efectivo.
Pautas para la selección de tallas: Seleccione un prensaestopas con un rango de sellado que se adapte al diámetro del cable medido con la compresión adecuada. Normalmente, el cable debe quedar dentro del 60% medio del rango de sellado del prensaestopas para obtener un rendimiento óptimo. Una compresión excesiva puede dañar el aislamiento del cable, mientras que una compresión insuficiente compromete la integridad de la estanquidad.
Tipo de rosca y compatibilidad de equipos
La compatibilidad de roscas entre el prensaestopas y la carcasa del equipo es crucial para una instalación y un rendimiento correctos.
Tipos de rosca comunes: Las aplicaciones de instrumentación suelen utilizar roscas métricas (M12, M16, M20, M25), roscas NPT (1/2″, 3/4″, 1″) o roscas especializadas como PG o BSP. Verifique la especificación exacta de la rosca en la documentación del equipo, ya que la identificación visual puede ser poco fiable.
Requisitos de enganche de la rosca: Asegúrese de que la rosca se ajusta al entorno de la aplicación. Las aplicaciones de alta vibración o alta presión pueden requerir un acoplamiento adicional de la rosca o compuestos de bloqueo de roscas para evitar que se aflojen.
Consideraciones sobre el espacio de instalación
Tenga en cuenta el espacio disponible para la instalación del prensaestopas, incluido el acceso para las herramientas de instalación y las futuras necesidades de mantenimiento.
Requisitos de radio de curvatura: Los cables de instrumentación suelen tener especificaciones de radio de curvatura mínimo que deben respetarse para evitar la degradación de la señal. Asegúrese de que hay espacio suficiente alrededor del prensaestopas para pasar los cables sin sobrepasar los límites de radio de curvatura.
Aplicaciones multicable: Cuando varios cables entran a través de prensaestopas individuales, tenga en cuenta los requisitos de espaciado y el potencial de acoplamiento electromagnético entre cables adyacentes. Un espaciado y enrutamiento adecuados pueden minimizar la diafonía y las interferencias.
En Bepto, proporcionamos completas guías de dimensionamiento y asistencia técnica para ayudar a los clientes a seleccionar la configuración de prensaestopas óptima para sus aplicaciones de instrumentación específicas. Nuestro equipo de ingeniería puede revisar las especificaciones de los cables y los requisitos de instalación para recomendar los productos más adecuados de nuestra amplia gama de prensaestopas EMC y de instrumentación.
Conclusión
La selección del prensaestopas adecuado para las aplicaciones de instrumentación y control requiere una cuidadosa consideración de las características de los cables, las condiciones ambientales, los requisitos CEM y las limitaciones de la instalación. La naturaleza especializada de las señales de instrumentación exige prensaestopas que ofrezcan un rendimiento CEM superior, un sellado preciso y fiabilidad a largo plazo. Factores ambientales como la temperatura, los productos químicos y las vibraciones influyen considerablemente en la selección de materiales y los requisitos de diseño. El rendimiento CEM, incluida la eficacia del apantallamiento y la continuidad de la pantalla, suele ser el factor más crítico para los sistemas de control sensibles. Un dimensionado y una selección de roscas adecuados garantizan una instalación segura y un rendimiento óptimo. En Bepto, nuestra década de experiencia en la fabricación de prensaestopas para cables de instrumentación, combinada con nuestras completas capacidades de ensayo y certificaciones de calidad, nos permite ofrecer soluciones fiables incluso para las aplicaciones de sistemas de control más exigentes. Tanto si necesita prensaestopas CEM estándar como soluciones personalizadas para requisitos exclusivos, una selección e instalación adecuadas garantizan la integridad de la señal y la fiabilidad del sistema durante años de funcionamiento sin problemas 😉 ...
Preguntas frecuentes sobre la selección de prensaestopas para instrumentación
P: ¿Qué diferencia hay entre los prensaestopas CEM y los prensaestopas normales para instrumentación?
A: Los prensaestopas EMC proporcionan apantallamiento electromagnético y mantienen la continuidad de la pantalla del cable, mientras que los prensaestopas normales sólo ofrecen un sellado básico. Las versiones EMC incluyen sistemas de apriete conductivos y alcanzan niveles específicos de eficacia de apantallamiento (normalmente 40-80dB) esenciales para proteger de interferencias las señales de instrumentación sensibles.
P: ¿Cómo puedo determinar el tamaño de prensaestopas adecuado para mi cable de instrumentación?
A: Mida el diámetro exterior del cable con un calibre en varios puntos y, a continuación, seleccione un prensaestopas con un rango de sellado en el que su cable se encuentre en el centro del rango. En el caso de cables apantallados, mida por encima de la cubierta exterior y tenga en cuenta cualquier marca en el cable que afecte al diámetro efectivo.
P: ¿Puedo utilizar un prensaestopas para varios cables de instrumentación?
A: Sí, existen prensaestopas multicable con elementos de sellado individuales para cada cable. De este modo se mantienen las clasificaciones IP y el rendimiento CEM al tiempo que se ahorra espacio en el panel. Asegúrese de que el diámetro de cada cable entra dentro del rango de sellado y tenga en cuenta el posible acoplamiento electromagnético entre cables adyacentes.
P: ¿Qué tipo de rosca debo elegir para los prensaestopas de instrumentación?
A: La selección de la rosca depende de las especificaciones de su equipo. Los tipos más comunes incluyen roscas métricas (M12, M16, M20, M25), NPT (1/2″, 3/4″, 1″) y PG. Compruebe siempre la especificación exacta de la rosca a partir de la documentación del equipo en lugar de la identificación visual para garantizar un ajuste y sellado adecuados.
P: ¿Qué importancia tiene la eficacia del apantallamiento CEM en las aplicaciones de instrumentación?
A: La eficacia del apantallamiento EMC es crítica para las aplicaciones de instrumentación, que suelen requerir 40-60dB para entornos industriales y >80dB para aplicaciones sensibles. Un rendimiento EMC deficiente puede provocar errores de medición, interferencias en la señal y fallos en el sistema de control, por lo que una selección adecuada de los prensaestopas EMC es esencial para un funcionamiento fiable.
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Comprenda qué es la compatibilidad electromagnética (CEM) y por qué es fundamental para los sistemas electrónicos. ↩
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Explicación del estándar de bucle de corriente de 4-20 mA utilizado en los sistemas de control industrial. ↩
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Acceda al resumen oficial de la norma IEC 62444 sobre prensaestopas industriales. ↩
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Explora el concepto de ingeniería de la expansión térmica y cómo se calcula para diferentes materiales. ↩
