Introducción a la gestión de cables y alambres
Los paneles de control industriales se componen de circuitos de control, circuitos de potencia o una combinación de ambos. Estos circuitos generan señales que controlan el desempeño de los equipos o maquinarias conectados a ellos. Los alambres y cables son parte integral de estos circuitos y juegan un papel importante en su funcionamiento. Las tendencias como la máxima eficiencia, los tiempos de inactividad mínimos, los tiempos de respuesta rápidos y las capacidades de lanzamiento al mercado son fundamentales para los usuarios industriales. Estas demandas se satisfacen utilizando varios componentes tecnológicos que están interconectados por una vasta red de alambres y cables. Este mayor uso de alambres y cables acentúa la necesidad de un sistema eficiente de administración de alambres y cables. Esto se debe a que los alambres y cables pueden saturar el espacio de trabajo, causar accidentes o generar distintos problemas potenciales si no se administran adecuadamente.
Beneficios del Manejo de Cables y Alambres
El manejo eficaz de cables ofrece varios beneficios, incluidos los siguientes:
Mejora la disponibilidad: un empleado u operador de un panel de control industrial en particular, alimentación, comunicación o bastidor de TI puede confundirse en presencia de cables y alambres colocados en forma desordenada. Esto puede provocar errores humanos que representan una de las principales causas de tiempo de inactividad en los sistemas. Por lo tanto, el manejo eficaz de alambres y cables ayudará a los usuarios y operadores a identificarlos fácilmente y a minimizar los errores humanos.
Mejora el rendimiento de los sistemas: muchas veces los cables de control y alimentación en un panel de control industrial y los cables de datos en los centros de datos dan lugar a problemas tales como interferencias y diafonía, que conducirán aún más a una transferencia de datos errática y pérdidas potencialmente graves. Una estrategia eficiente de administración de cables y alambres ayuda a diferenciar estos cables de datos y de alimentación para evitar el riesgo de interferencia.
Mejora la seguridad: los cables y alambres desorganizados o enredados pueden causar cortocircuitos y a veces incendios, lo que pone en peligro la vida de las personas cercanas. El manejo adecuado de los cables es clave para garantizar la seguridad de ambos.
Mejora la resolución de problemas: el cableado desorganizado y enredado puede generar estrés en el lugar de trabajo, en caso de emergencias. Como los operadores no pueden identificar y reparar fácilmente los cables afectados, esto genera un costoso tiempo de inactividad. Una solución de manejo de cables eficaz ayuda a los operadores a identificar y acceder rápidamente a los cables y solucionar los problemas de la red y el hardware de forma adecuada, antes de comenzar la reparación y el mantenimiento.
Mejores Prácticas en el Manejo de Cables y Alambres
Las siguientes prácticas de administración de cables y alambres ayudarán a lograr un lugar de trabajo ordenado y organizado.
Comprender las clases de señales que se clasifican de la siguiente manera:
Clase 1: esta clase cubre las líneas eléctricas principales, así como los dispositivos de control de regulación de la potencia, los convertidores de modo de conmutación y los circuitos de potencia con un di/dt alto. Esta clase puede interferir con las clases 2, 3 y 4. Las señales de clase 1 no son muy sensibles.
Clase 2: esta clase cubre los contactos de relé y puede interferir con las clases 1, 3 y 4. Las señales de clase 2 no son muy sensibles.
Clase 3: esta clase cubre circuitos digitales y puede verse afectada por pulsos y sobretensiones. También puede interferir con las señales de Clase 4.
Clase 4: esta clase es para circuitos de entrada/salida analógica. Es muy sensible a los pulsos y las sobretensiones.
Separe físicamente los cables según la clase de señal.
Separe las clases 1 y 2 de las clases sensibles 3 y 4.
Asegúrese de que el cable solo transmita las señales en un solo grupo.
Proteja los cables sensibles y peligrosos para protegerlos de las altas frecuencias.
Utilice conectores separados para diferentes grupos.
Una los conductores libres al final.
Evite el uso de cables de baja calidad porque pueden fallar y provocar una pérdida de señal.
Utilice terminaciones de calidad para unir los cables; de lo contrario, es posible que requieran un mantenimiento regular.
Utilice siempre la canaleta metálica de la más alta calidad porque ayuda a mejorar la compatibilidad electromagnética (EMC).
Codifique los cables con colores correctamente para evitar confusiones.
Etiquete cada cable de acuerdo con sus clases de señal utilizando cualquiera de los siguientes métodos:
Etiquetas envolventes
Banderas de cable
Etiquetas de cable
Junto con las prácticas mencionadas anteriormente, es importante manejar correctamente cables y alambres. Hay varias opciones en lo que respecta a este manejo tales como los conductos de cableado y los bloques de terminales, que son los más populares y comunes.
Conductos de cableado
Los conductos de cableado permiten ocultar y rutear los cables dentro de gabinetes eléctricos, tales como los paneles de control. Los conductos de cableado están diseñados principalmente como bandejas de cables rígidos y poseen varias características que ayudan a organizar y rutear cables y alambres dentro del gabinete.
Tipos de Conductos de cableado
Los conductos de cableado están disponibles principalmente en las siguientes configuraciones:
Conductos de cableado ranurados: estos conductos de cableado cuentan con canales o ranuras que permiten una fácil distribucion o personalización. Los conductos de cableado suelen estar disponibles en varios tamaños y colores estándar: blanco, gris, negro y azul. Estos conductos para cables son adecuados para aplicaciones en las que se accede con regularidad a los cables y alambres. Los conductos de cableado ranurados se caracterizan además en los siguientes tipos según el tamaño de sus ranuras.
Ranura estrecha: con ranuras estrechas, estos conductos de cableado son perfectos para cables con diámetros pequeños. Las ranuras estrechas permiten que los cables entren y salgan fácilmente del conducto.
Ranura ancha: como su nombre lo indica, estos conductos de cableado tienen ranuras anchas, lo que asegura flexibilidad, ya que se pueden acomodar fácilmente diferentes tamaños de cables. Además, estos conductos de cableado brindan un excelente soporte de cable en comparación con los conductos de cableado de ranura estrecha. Los conductos de cableado de ranura ancha brindan una solucion organizada a las aplicaciones del panel de control eléctrico y de comunicación.
Conductos de cableado de pared sólida: estos conductos de cableado no tienen ranuras ni canales abiertos y son adecuados para aplicaciones en las que no se accede con frecuencia a los cables.
Estándares de Conductos de Cableado
La fabricación de conductos de cables se rige por varios estándares dado que conducen cables de alimentación. Un método de producción inadecuado puede conducir a resultados desastrosos que resulten en cables rotos y fallas a largo plazo.
La instalación y el uso de conductos de cables se rigen por varias normas que garantizan la instalación adecuada y segura del cableado de baja tensión. A continuación se muestran los códigos y normas de instalación aplicables con respecto a la instalación de conductos de cableado:
NFPA 70-2017 Código Eléctrico Nacional
CSA C22.1 - Código eléctrico canadiense - Parte 1 Norma de seguridad para instalaciones eléctricas
IEC 60364 - Instalaciones eléctricas de baja tensión
Los estándares de diseño de productos aplicables a los conductos de cableado incluyen:
UL 1565
CSA C22.2 No. 18.5-02
IEC 61084-2-1
Bloques de Terminales
Los bloques de terminales son conectores modulares aislados que están diseñados para conectar diferentes circuitos. Estos componentes también se denominan conectores terminales o terminales de conexión. Los bloques de terminales generalmente aparecen como una tira larga formada por varios terminales individuales, que da origen a su nombre. Estos terminales conductores y un componente de sujeción forman la base de la estructura del bloque de terminales. Los terminales tienen diferentes funciones. Se pueden usar para conectar a tierra los cables o conectar enchufes, así también como para interruptores eléctricos a la red en presencia de la energía eléctrica. En resumen, los bloques de terminales ayudan a organizar los cables y asegurarlos de manera efectiva.
Los bloques de terminales se encuentran en una variedad de dispositivos industriales y de administración de energía, incluidos los relés de protección de motores, variadores de frecuencia, fuentes de alimentación y conectores, controladores lógicos programables, controles de tráfico, etc.
Tipos de Bloques de Terminales
Los bloques de terminales se diferencian en función de sus tipos de dispositivos, así como de sus estructuras.
Tipos de dispositivos
Terminales portafusibles: como sugiere el nombre, estos terminales incluyen fusibles. En caso de cortocircuito, solo se ve afectada la sección de cableado asociada con el portafusibles.
Terminales de circuito de tierra: se utilizan para conectar a tierra sistemas, así como componentes. Estos terminales tienen un gran parecido con los terminales de alimentación de un solo nivel, con la única diferencia que la conexión de metal y los bloques que llevan el cable terminado están conectados a tierra. Los terminales del circuito de tierra son reemplazos alternativos de los bloques de terminales estándar y se pueden integrar fácilmente en el riel del bloque de terminales.
Bloques de E/S y bloques de sensores: un bloque de sensores está diseñado para conectar diferentes dispositivos sensores, incluyendo los sensores de proximidad. Los bloques de E/S están diseñados para conectar un controlador y un dispositivo.
Bloques de terminales de termocuplas: estos bloques de terminales conectan diferentes cables de termocuplas juntos. Hay dos tipos de bloques de terminales de termocuplas: un tipo que tiene una tira de conexión de metal y un cable hechos del mismo metal, y otro tipo, donde los cables de la termocupla están sujetos a ambos lados del bloque. En el segundo tipo, no se utiliza la tira de conexión de metal dentro del bloque.
Bloques de distribución de energía: los bloques se utilizan principalmente para la distribución de energía eléctrica. Estos bloques de terminales permiten la distribución de energía desde una sola entrada a múltiples salidas.
Bloques terminales de desconeccion: en estos bloques, los cables se pueden desconectar fácilmente levantando el interruptor de cuchilla o una palanca. Los bloques de terminales de desconexión también se conocen como bloques de interruptores, porque permiten una fácil conexión y desconexión sin afectar el cableado.
Tipos de estructura
Bloques de terminales de paso a través de un solo nivel: estos bloques tienen un solo terminal de entrada y un solo terminal de salida. Debido a su diseño básico, estos bloques se utilizan principalmente para conectar dos cables. Estos bloques de terminales también se denominan bloques de terminales de alimentación única.
Bloques de terminales de dos niveles: estos bloques de terminales cuentan con dos terminales de conexión en una disposición que ahorra espacio. El segundo terminal de conexión se apila sobre el primero.
Bloques de terminales de tres niveles: estos bloques de terminales cuentan con tres terminales de conexión en una disposición apilada. Además de ahorrar espacio, esta disposición permite múltiples conexiones en un solo bloque.
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Importantes Especificaciones para Bloque de Terminales
Los bloques de terminales difieren en su diseño y propósito, por lo que es importante considerar sus especificaciones al seleccionarlos. Las especificaciones más importantes incluyen:
Montaje: Los bloques de terminales se montan de una de estas tres formas:
Encajado en el riel DIN: El riel DIN utilizado para este propósito está hecho de metal. Los bloques de terminales se montan normalmente en rieles DIN como rieles de sombrero, rieles de sombrero en miniatura y rieles G32.
Montado en la placa de circuito impreso (PCB): los bloques de terminales montados en las placas de circuito impreso a veces se denominan bloques electrónicos. Estos bloques de terminales cuentan con clavijas integradas para el montaje. A veces se conectan a la tira de clavijas de la placa de circuito impreso.
Fijado con Tornillos en el panel.
Opciones de terminación: la conexión de cables en los bloques de terminación se logra de una de las siguientes maneras:
Abrazaderas de tornillo: esta es una de las opciones básicas de terminación, donde el cable se aprieta en la tira conductora en el bloque de terminales con un tornillo. Los terminales de tornillo están diseñados para admitir una amplia gama de conductores y tamaños de cables.
Abrazaderas de resorte: en este tipo de terminación, la abrazadera del cable se retiene utilizando la presión de un resorte. Usados principalmente para cables pequeños, estas abrazaderas se están convirtiendo en reemplazos rápidos de las abrazaderas de tornillo.
Conectores de desplazamiento de aislamiento (IDC): en este tipo de terminación, el cable se inserta entre las piezas afiladas de metal para hacer una conexión.
Conexiones de lengüeta: estas conexiones están diseñadas para una fácil inserción o extracción y, por lo tanto, no están soldadas. Las conexiones de lengüeta se conocen más comúnmente como terminales de cuchilla o de horquilla.
Bloques de terminales push-in: En estos bloques, el cable se conecta mediante una simple inserción. Estas terminaciones usan una férula, que ayuda a fortalecer los extremos de un conductor o cable. Hay conexiones de terminales a presión que permiten la inserción directa de un conductor tensado o un conductor sólido. El conductor se fija aún más con un destornillador.
Bloques de terminales de barrera: diseñados para aplicaciones donde la vibración puede ser un problema, estos bloques de terminales cuentan con un terminal de anillo o una pala que se conecta a un cable y se inserta a través de un perno. Este perno se aprieta con una tuerca en el bloque de terminales. Esto ayuda a evitar que el cable se afloje durante las vibraciones.
Especificaciones para el Contacto: El término contacto indica un cable que está conectado al bloque. También se le conoce por nombres como polos, caminos o posiciones. Por lo tanto, la cantidad de contactos y cables correspondientes es una consideración importante que se debe tener en cuenta al comprar un bloque de terminales.
Especificaciones de cables: debido a su construcción modular, los bloques de terminales pueden adaptarse fácilmente a una amplia gama de tamaños de conductores o cables. En Norte América, el tamaño del cable se expresa en unidades del American Wire Gauge (AWG). La capacidad de carga de corriente del cable depende de su área de sección transversal. Los números de calibre más altos indican pequeños diámetros de alambre. Por ejemplo, el cable AWG 22 tendrá un diámetro de cable más pequeño que el cable AWG 12.
Orientación: Los bloques de terminales están disponibles principalmente en tres orientaciones diferentes: 45 °, 90 ° y 180 °.
Términos comunes asociados con bloques de terminales
Los siguientes términos son comunes a los bloques de terminales:
Polos: este término se utiliza para indicar el número de terminales adyacentes o circuitos individuales en el bloque de terminales.
Paso: Es la distancia entre dos polos adyacentes. Se mide de diferentes formas. Asimismo, durante la medición, se tienen en cuenta características similares. El tono también se conoce como distancia de centro a centro.
Clasificación de corriente: esta es la corriente máxima por polo del bloque de terminales. La clasificación de corriente es una combinación de varios factores, incluida la conductividad del terminal, el área de la sección transversal, la potencia disipada y el aumento de calor a una corriente nominal particular.
Clasificación de voltaje: Es el voltaje máximo recomendado para un bloque de terminales. La tensión nominal es nuevamente una combinación de factores como la rigidez dieléctrica de la carcasa y el paso. La clasificación de voltaje también se basa en el espacio mínimo entre los conductores, así como en la resistencia dieléctrica. La resistencia dieléctrica también se conoce como tensión soportada.
Clasificación de par: como con cualquier otro circuito eléctrico, este es el par máximo que el hardware utilizado puede soportar cuando se sujeta el cable.
Rango de cables: Estos son los tamaños de cable máximo y mínimo que se pueden colocar en un bloque de terminales.
Cosas a tener en cuenta al seleccionar bloques de terminales
La selección de bloques de terminales dependerá principalmente de las especificaciones. Sin embargo, hay varias otras cosas que deben tenerse en cuenta al seleccionar el bloque de terminales correcto. Ellos son:
Tenga en cuenta los factores como el voltaje, la corriente y el tamaño del cable necesarios para tramos de cables individuales de una aplicación de distribución de energía en particular.
Tenga en cuenta los requisitos de espacio de la aplicación.
Determine el número total de bloques o polos necesarios para el correcto funcionamiento de la aplicación. Algunos bloques pueden requerir conexiones de puentes y, en tales casos, es importante identificar el número total de conexiones de puentes que se realizarán. Estas conexiones se pueden realizar de muchas formas, como peine de puente, conector / lateral, cruce superior, etc.
Elija entre el bloque de funciones especiales, como desconexión, tierra, fusible, interruptor, tipos de indicación, etc.
Analice dónde se realizará la partición de aislamiento en el bloque de terminales. Estas separaciones ayudarán a contener las fugas en el conjunto de terminales, así como a crear una mejor separación visual.
Estándares y cumplimiento de bloques de terminales aplicables
Los bloques de terminales están diseñados de acuerdo con las siguientes normas:
Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos (NEMA): Los bloques de terminales están diseñados para aplicaciones de servicio pesado. Con tornillos de cabeza fijadora, placas de presión autoelevables y conectores agarraderas de caja, estos bloques de terminales ofrecen excelentes opciones para varias aplicaciones de alta corriente. Los bloques de terminales NEMA, también conocidos como bloques de estilo americano, permiten un cableado fácil debido a su construcción abierta.
Comisión Electrotécnica Internacional (IEC): Estos son básicamente bloques DIN, lo que permite un máximo de terminaciones por pie lineal. Aunque estos bloques son originarios de Europa, son reconocidos mundialmente. Los bloques de terminales DIN se valoran por sus diseños compactos y ofrecen una excelente flexibilidad de diseño. Estos bloques se pueden intercambiar entre diferentes fabricantes porque los rieles DIN se fabrican solo en tamaños estándar.
Cumplimiento: Los bloques de terminales están diseñados para cumplir con los siguientes estándares:
UL 1059
CSA 22.2 No. 158
IEC 60947-1 y 60947-7-1
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